Блочное вскрытие

Особенности вскрытия шахтных полей на больших глубинах.

Условно принято считать глубокими шахты с начальной глубиной вентиляционного горизонта свыше 600 м на пологих пластах и свыше 700 м на крутых. Средняя глубина разработки шахт Донбасса составляет, примерно, 700 м при ежегодном понижении горных работ на 10–12 м. С увеличением глубины резко ухудшаются условия разработки пластов: возрастает горное давление; изменяются физико-механические свойства боковых пород в направлении снижения их устойчивости и увеличения пластичности; увеличивается относительное газовыделение пластов; возрастает выбросоопасность пластов и пород и повышается их температура. Все это в конечном счете оказывает существенное влияние на выбор способа вскрытия шахтного поля и конкретно следующим образом:

- вскрытие глубоко залегающих пластов может осуществляться только вертикальными стволами, так как наклонные стволы имели бы чрезмерную длину;

- значительно увеличиваются затраты на проведение главных вскрывающих выработок — вертикальных стволов, а также на строительство надствольных сооружений — башенных копров и пр.;

- в связи с возрастанием с глубиной горного давления возникает необходимость располагать вскрывающие и подготавливающие выработки в крепких породах, возводить более прочную, а следовательно, и более дорогую крепь. А так как объемы горнопроходческих работ на момент сдачи шахты в эксплуатацию достигают многих десятков километров, то это приводит к резкому возрастанию капитальных затрат на строительство шахты;

- рост газообильности шахт с глубиной требует подачи большего количества воздуха для проветривания, что при регламентированной скорости движения воздуха, а также величины депрессии вызывает необходимость увеличивать площади поперечного сечения выработок или же проводить параллельно дополнительные выработки, что также ведет к значительному увеличению стоимости их проведения. В конечном счете с глубиной резко возрастают удельные капитальные затраты на строительство шахты, определяемые как отношение суммарных капитальных затрат на строительство шахты к промышленные запасы шахтного поля.

Снижение удельных капитальных затрат можно достичь путем увеличения промышленных запасов, что возможно в основном за счет увеличения размеров шахтного поля по простиранию, так как размеры поля по падению ограничены предельно допустимой глубиной разработки. Однако при больших размерах шахтного поля по простиранию пропорционально возрастает величина депрессии и для ее снижения необходимо увеличивать сечения выработок, что в свою очередь, приведет к росту затрат на их проведение и поддержание, т.е. получается как бы замкнутый круг. Решение вопроса было найдено путем применения блочного вскрытия шахтных полей.

Сущность блочного вскрытия (рис. 3.13) заключается в том, что шахтное поле по простиранию делится на блоки с размерами 2000–4000 м, вскрытие которых осуществляется самостоятельными вскрывающими выработками — блочными стволами и квершлагами или только стволами (при горизонтальном или близком к нему залегании пластов).

Один из блочных стволов является воздухоподающим, а другой — вентиляционным. Благодаря этому горные выработки в блоках можно проветривать независимо друг от друга. Все блоки по простиранию соединены между собой главными транспортными штреками, получившими название магистральных, по которым уголь из всех блоков доставляется к главному стволу. Магистральные штреки обычно проводятся сдвоенными, располагаются в крепких породах и, поскольку они непосредственно не предназначены для целей проветривания шахты, имеют сравнительно небольшие площади поперечного сечения, определяемые габаритами транспортных сосудов.

Размеры шахтного поля по простиранию при блочном вскрытии составляют 10–16 км и более. Так, на шахте им. Скочинского в Донбассе они превышают 20 км. Размеры блока по простиранию зависят от метанообильности шахты и устойчивости боковых пород. С повышением метанообильности и снижением устойчивости пород оптимальный размер блока уменьшается и составляет 2,5–3 км при выемке лавами по простиранию и 4–4,5 км при выемке по восстанию или падению.

В пределах блока может применяться этажная, панельная и погоризонтная подготовки, которые при данном способе вскрытия удобнее называть "этажно-блочная", "панельно-блочная" и "погоризонтно-блочная", поскольку в разных блоках может быть разный способ подготовки.

Схема транспорта угля в шахтном поле (по рисункам 3.13 и 3.14):

- при отработке первой бремсберговой ступени: лава–12–9–7–6–5–1;

- при отработке уклонной ступени: лава–12–14–7–6`–5`–1.

Рис.3.13. Блочное вскрытие свиты пологих пластов: а, б, в — схемы выработок при отработке соответственно 1–й выемочной ступени, 2–й и 3–й (уклонной); 1, 2, 3, 4 — ствол главный, вспомогательный, блочный воздухоподающий и блочный вентиляционный; 5, 5' — капитальный квершлаг 1–го и 2–го горизонтов; 6, 6' — магистральный транспортный штрек 1–го и 2–го горизонтов; 7, 8 — блочный квершлаг транспортный и вентиляционный

Проветривание блоков может осуществляться по двум основным схемам:

обособленно поступающей и исходящей струями воздуха, для чего в каждом блоке проводятся воздухоподающий и вентиляционный блочные стволы (см. рис. 3.13 и 3.14) по схеме:

- при отработке первой бремсберговой ступени: 3–7–10–12–лава–13–11–8–4;

- при отработке уклонной ступени: 3–7–15–12–лава–13–16–8–4;

- общей поступающей в каждый блочный квершлаг свежей струей воздуха и попарно обособленной исходящей струей; в этом случае вентиляционные стволы располагаются на границах смежных блоков, а магистральные штреки служат для подачи свежей струи воздуха. Возможны и другие схемы проветривания.

Достоинствами блочного способа вскрытия шахтного поля являются:

- независимая разработка и проветривание каждого блока, что позволяет вести выемку одновременно в нескольких блоках и обеспечивать значительную производительность шахты;

- снижение удельного объема проведения выработок на 10–20% и себестоимости добычи на 10–25% по сравнению с безблочными способами вскрытия;

- снижение продолжительности строительства шахты, а следовательно, и более быстрый ввод ее в эксплуатацию;

- более благоприятные климатические условия работы в шахте;

- меньшие потери времени на доставку людей к месту работы и назад.

Поясним конкретно, за счет чего обеспечиваются преимущества блочного вскрытия по сравнению с безблочным (при одинаковых размерах шахтного поля).

Снижение удельного объема проведения выработок и себестоимости добычи угля при блочном вскрытии по сравнению с обычным неблочным обеспечивается, в основном, за счет исключения проведения главных штреков по пластам большой протяженности с большой площадью поперечного сечения по условиям вентиляции, а также наклонных подготавливающих выработок, которые в целях снижения депрессии шахты тоже должны проводиться большим сечением. Отсюда достигается и снижение себестоимости 1т угля.

Снижение продолжительности строительства шахты достигается за счет того, что проведение выработок производится одновременно как через центральные так и блочные стволы, обеспечивающие многозабойную работу и эффективное проветривание проходческих забоев.

Более благоприятные климатические (температурные) условия обеспечиваются за счет более короткого пути движения воздуха, а следовательно, меньшего его нагревания.

Снижение продолжительности времени на доставку людей к месту работы и обратно при блочном вскрытии обеспечивается тем, что спуск и подъем людей производится по блочным стволам, куда рабочие доставляются автобусами. Следовательно, значительно сокращается путь движения людей по подземным выработкам и затрачиваемое на это время.

Недостатки блочного вскрытия:

- значительный объем капитальных работ, выполняемых в течение почти всего срока функционирования шахты для воспроизводства вскрытых запасов;

- отчуждение больших площадей земли для строительства технологических комплексов блочных стволов, а также проведения дорог для их обслуживания;

- трудности транспортирования угля по длинным магистральным штрекам, поскольку одной батареи не хватает на пробег электровозов^[2] в оба конца и необходима промежуточная зарядная станция.

Условия применения блочного вскрытия:

- глубокие шахты с высокой газообильностью и большим количеством разрабатываемых пластов; с ростом значений этих факторов выгодность способа вскрытия увеличивается.

- большие размеры шахтного поля по простиранию — свыше 8–10 км.

Блочный способ вскрытия может быть реализован не только при строительстве новых, но и при реконструкции действующих шахт с объединением горными выработками (в основном магистральными штреками) нескольких шахт в одну крупную. При этом каждая шахта представляет собой блок (или несколько блоков) с самостоятельными стволами для целей вентиляции и выполнения вспомогательных операций, а выдача угля со всех шахто-блоков осуществляется через центральные стволы на одну общую поверхность.

Совершенствование блочного вскрытия возможно за счет сокращения объема работ по проведению блочных стволов путем применения скважин большого (свыше 2 м) диаметра и упрощения технологических комплексов на их поверхности.

Дата добавления: 2014-01-07