Скачать презентацию ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Скачать презентацию ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Лекция 12. Системы разработки шахтного поля.pptx

  • Количество слайдов: 32

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ Лекция 12. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ Лекция 12.

 Под системой разработки угольных месторождений понимается определенный порядок проведения подготовительных и очистных выработок Под системой разработки угольных месторождений понимается определенный порядок проведения подготовительных и очистных выработок в пределах выемочного поля, участка, столба, увязанных в пространстве и во времени. Условия залегания угольных месторождений весьма разнообразны, поэтому выбор системы разработки зависит от ряда геологических, технических и организационных факторов, определяющих эти условия.

Основные факторы, влияющие на выбор систем разработки угольных месторождений: форма залегания пластов в недрах, Основные факторы, влияющие на выбор систем разработки угольных месторождений: форма залегания пластов в недрах, их мощность, угол падения, строение; свойства угля и вмещающих пород; газоносность и водоносность месторождения; склонность пластов к горным ударам, внезапным выбросам угля и газа и самовозгоранию; расстояние между смежными пластами угля; глубина разработки; способы и средства механизации производственных процессов в очистных и подготовительных выработках; календарный план развития горных работ; порядок отработки пластов; форма организации работ в очистной выработке и др.

Классификация систем разработки угольных месторождений Классификация систем разработки угольных месторождений

ТАБЛИЦА. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ СИСТЕМ РАЗРАБОТК И ТАБЛИЦА. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ СИСТЕМ РАЗРАБОТК И

СТОЛБОВАЯ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ. Эти системы разработки характеризуются независимым ведением очистных и подготовительных работ в СТОЛБОВАЯ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ. Эти системы разработки характеризуются независимым ведением очистных и подготовительных работ в пределах выемочного поля. На момент начала очистной выемки все подготовительные выработки, соединяющие забой с системой откаточных и вентиляционных выработок шахты, должны быть проведены на всю длину. Подготовительные выработки располагаются в нетронутом массиве угля, а те их участки, которые в результате очистных работ оказываются в выработанном пространстве, как правило, погашаются, и только в редких случаях одна из выработок поддерживается для вентиляции или повторного ее использования. Столбовые системы разработки применяются при различных схемах подготовки шахтных полей — этажной, панельной и погоризонтной и имеют в каждом случае характерные особенности. При ориентировании лавы по простиранию часть пласта, подготовленная к выемке, может разрабатываться на всю длину этажа или яруса, но в ряде случаев более целесообразно деление этажа (яруса) на подэтажи (подъярусы). Обычно этаж (ярус) делят на два под-этажа (подъяруса). При этом отработка верхних подэтажей (подъярусов) осуществляется с опережением нижних на 20 -30 м. При отработке выемочных полей длинными столбами по падению (восстанию) в каждом выемочном участке может быть расположена одинарная или спаренные лавы.

 Очистные забои при столбовых системах имеют прямолинейную форму, однако при разработке крутых пластов Очистные забои при столбовых системах имеют прямолинейную форму, однако при разработке крутых пластов с использованием отбойных молотков забоям придают потолкоуступную или почвоуступную форму. Направление движения очистного забоя при столбовых системах разработки ориентируют по падению, восстанию, простиранию или диагонально к линии простирания пласта. При столбовых системах разработки отбитый уголь транспортируют в направлении движения забоя, так как все подготовительные выработки расположены впереди лавы. Столбовые системы разработки широко используются во всех без исключения угольных бассейнах на тонких и средней мощности угольных пластах. При углах падения до 10° рекомендуются системы разработки длинными столбами по падению (восстанию), а при больших углах — длинными столбами по простиранию. На крутых пластах следует применять систему разработки длинными столбами по простиранию или столбами по падению со щитовыми перекрытиями.

Система разработки длинными столбами: 1 — панельный бремсберг; 2 — ходки; 3 — ярусный Система разработки длинными столбами: 1 — панельный бремсберг; 2 — ходки; 3 — ярусный конвейерный штрек; 4 — ярусный вентиляционный штрек; 5 — приемноотправительная площадка; 6 — разрезная печь; 7 — лава; I—IV — этапы развития горных работ в пределах выемочного участка

 Достоинства столбовых систем разработки: хорошее состояние выемочных выработок, поддерживаемых в массиве угля или Достоинства столбовых систем разработки: хорошее состояние выемочных выработок, поддерживаемых в массиве угля или в зоне установившегося горного давления, и малые затраты на их поддержание; исключение взаимных помех в работе по проведению выемочных выработок и очистной выемки; это позволяет эффективно использовать высокопроизводительную технику для очистных и подготовительных работ; детальная разведка пласта в период подготовки столбов об условиях его залегания, возможность своевременного выявления геологических нарушений и принятия необходимых мер при пересечении их очистными забоями или подготовка новых забоев за нарушениями; возможность погашения выемочных выработок частями по мере подвигания очистных забоев, что обеспечивает регулярность извлечения металлической крепи; при возникновении пожара от самовозгорания оставшегося в выработанном пространстве угля возможность заизолировать его возведением герметичных перемычек в выемочных выработках, пройти новую разрезную печь и продолжить очистные работы без длительных перерывов.

 Недостатки столбовых систем разработки следующие: проведение большого объема подготовительных выработок до начала очистных Недостатки столбовых систем разработки следующие: проведение большого объема подготовительных выработок до начала очистных работ, что удлиняет срок ввода шахты в эксплуатацию; трудность проветривания подготовительных забоев в период проведения выработок; ограничение нагрузки на лаву по газовому фактору, особенно на весьма газоносных пластах; необходимость поддержания подготовительных выработок как в период их проведения, так и во время производства очистных работ. При пучащих почвах это приводит к большим расходам на их поддержание. Системы разработки длинными столбами имеют следующие разновидности: без разделения этажа (яруса) на подэтажи (подъярусы); с разделением этажа (яруса) на подэтажи (подъярусы); по падению (восстанию).

 Системы разработки длинными столбами лава-этаж (лава-ярус) При этих системах разработки в пределах этажа Системы разработки длинными столбами лава-этаж (лава-ярус) При этих системах разработки в пределах этажа (яруса) по падению пласта размещается одна лава. Подготовка этажа может осуществляться пластовыми или полевыми выработками.

Столбовая система разработки лава-этаж: а — при пластовой подготовке одиночного пласта; б — при Столбовая система разработки лава-этаж: а — при пластовой подготовке одиночного пласта; б — при разработке двух сближенных пологих пластов; 1 — этажный откаточный штрек; 2 — этажный вентиляционный штрек; 3 — разрезная печь; 4 — сбойка; I — IV — этажи

 Область применения системы — пологие и наклонные пласты мощностью от 0, 6 до Область применения системы — пологие и наклонные пласты мощностью от 0, 6 до 2, 5 м, любой газоносности, с породами кровли от средней устойчивости до устойчивых. Достоинства данной системы разработки по сравнению со сплошной заключаются в уменьшении расходов на поддержание штреков, отсутствии утечек воздуха между этажными (ярусными) штреками, доразведке пласта, простоте схем транспорта и вентиляции. Недостатками являются значительные затраты времени на подготовку этажа (яруса); частая поддирка почвы при пучащих боковых породах; большой объем подготовительных работ.

СПЛОШНЫЕ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ Сущность сплошных систем разработки состоит в одновременном ведение очистных и подготовительных СПЛОШНЫЕ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ Сущность сплошных систем разработки состоит в одновременном ведение очистных и подготовительных работ в выемочном поле (участке, столбе), при этом лава и забои подготовительных выработок движутся в одном направлении, как правило, от бремсбергов, уклонов или промежуточных квершлагов к границам выемочного поля (участка, столба). Принципиальная сущность сплошных систем определяет ряд важных особенностей, главными из которых являются: обеспечение постоянного динамического равновесия между очистными и подготовительными работами; поддержание выработок позади очистного забоя в зонах интенсивного влияния опорного давления. Сплошные системы разработки могут применяться при любой схеме подготовки: этажной, панельной и погоризонтной. В зависимости от размеров выемочного поля по падению пласта в пределах этажа или яруса могут быть одна-две лавы. Сплошные системы разработки делятся на системы лава-этаж (ярус) и системы с делением этажа (яруса) на подэтажи (подъярусы).

 Областью применения сплошных систем разработки являются в основном тонкие пласты и реже пласты Областью применения сплошных систем разработки являются в основном тонкие пласты и реже пласты средней мощности с любыми углами падения, сверхкатегорные по газу и склонные к внезапным выбросам угля и газа, пласты с пучащими породами почвы, с породами кровли, позволяющими проводить и поддерживать выработки в зоне влияния выработанного пространства. Достоинствами этих систем разработки являются: быстрый ввод очистных выработок в работу; малые первоначальные затраты на подготовку участка; небольшой длины тупиковые выработки, что особенно важно при разработке весьма газоносных пластов. Недостатки: сложность поддержания выемочных выработок, подвергающихся влиянию очистных работ, и в этой связи большие затраты на их ремонт; отсутствие предварительной разведки пласта подготовительными выработками, а отсюда опасность неожиданной встречи с геологическими нарушениями; очистные и подготовительные работы не разделены во времени и пространстве, что приводит к организационным помехам; ограничение нагрузки на забой по газовому фактору.

 Сплошная система разработки лава-этаж. Сплошная система разработки лава-этаж.

При системе разработки лава-этаж один сплошной прямолинейный забой (лава) в этаже расположен по линии При системе разработки лава-этаж один сплошной прямолинейный забой (лава) в этаже расположен по линии падения пласта или под небольшим углом к ней (рис. а) При разработке пластов на больших глубинах и в тех случаях, когда пласт подвержен суфлярным выделениям метана или внезапным выбросам угля и газа, забой штрека по углю является общим с лавой (рис. б)

Область применения системы — тонкие и средней мощности пласты при отсутствии геологических нарушений с Область применения системы — тонкие и средней мощности пласты при отсутствии геологических нарушений с легкообрушаемой кровлей. Основными достоинствами сплошной системы лава-этаж (лава-ярус) являются минимальный объем опережающих подготовительных выработок и простота схемы вентиляции. Недостатки заключаются в поддержании штреков в выработанном пространстве, небольшой нагрузке на пласт, трудности проветривания при завалах лав, что усложняет работу по их восстановлению, отсутствии предварительной разведки условий залегания пласта.

Сплошная система разработки лава-ярус: 1 — главный откаточный штрек; 2 — ходки; 3 — Сплошная система разработки лава-ярус: 1 — главный откаточный штрек; 2 — ходки; 3 — ярусный конвейерный штрек; 4 — главный вентиляционный штрек; 5 — ярусный вентиляционный штрек; 6 — панельный бремсберг

СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ С КОРОТКИМИ ЗАБОЯМИ. КАМЕРНАЯ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ К группе систем разработки с короткими СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ С КОРОТКИМИ ЗАБОЯМИ. КАМЕРНАЯ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ К группе систем разработки с короткими забоями относят системы, длина очистных забоев которых не превышает 20 м. При применении этих систем все процессы очистной выемки упрощаются, в результате чего значительно увеличивается скорость подвигания забоев. Эти обстоятельства позволяют достичь высокой нагрузки на пласт. Вместе с тем системы разработки с короткими забоями имеют недостаток — большие потери угля в недрах. Можно выделить следующие виды систем разработки с короткими очистными забоями: камерные; короткими столбами и др.

 При камерных системах разработки основным элементом системы является камера. Выемка камер производится прямым При камерных системах разработки основным элементом системы является камера. Выемка камер производится прямым ходом, обратным или перпендикулярно к длинной оси камеры (поперечная выемка). Они располагаются по простиранию, падению (восстанию) и диагонально и крепятся с использованием штанговой крепи, так как поддержание кровли осуществляется целиками угля или породы кровли совсем не крепятся. Таким образом, угольные целики — второй важный элемент камерных систем разработки.

Порядок отработки камер: а — прямым ходом; б — обратным ходом; в — поперечная Порядок отработки камер: а — прямым ходом; б — обратным ходом; в — поперечная выемка

Камерная система разработки: 1 — горловина; 2 — главный штрек; 3 — междукамерные вентиляционные Камерная система разработки: 1 — горловина; 2 — главный штрек; 3 — междукамерные вентиляционные сбойки; 4 — междукамерный целик; 5 — камера

 При камерной системе от главных или панельных штреков вначале проводят так называемые горловины При камерной системе от главных или панельных штреков вначале проводят так называемые горловины — узкие выработки шириной 2 м и длиной 3 -5 м. Далее выработку расширяют до 4 -12 м (принятая ширина камер). Очистной забой камеры подвигают до границы шахтного поля, этажа или панели. Между камерами оставляют междукамерные целики шириной 3 -5 м. При определенном для конкретных горногеологических условий соотношении ширины камер и целиков полностью исключается или уменьшается объем работ по креплению. Для поддержания кровли в камерах часто применяют штанговую крепь. Камеры можно проводить перпендикулярно к главным или панельным штрекам и под некоторым углом к ним. Для последовательной вентиляции камер их сбивают сбойками. Уголь в самоходных вагонах доставляется на сборный участковый штрек и разгружается на ленточный конвейер, которым он транспортируется к панельному штреку для погрузки в вагонетки. Одним из эффективных методов подземной разработки угольных месторождений в США считается непрерывная выемка с применением угольных комбайнов. Комбайны в камерах работают при углах падения пластов до 10°. Для крепления очистных камер применяют штанговую крепь.

 Достоинством камерных систем разработки является большая производительность при отработке камер и простота способа Достоинством камерных систем разработки является большая производительность при отработке камер и простота способа управления горным давлением. К недостаткам камерных систем разработки относятся большие потери угля (в некоторых случаях достигающие 50 %), опасность эндогенных пожаров, для борьбы с которыми приходится производить закладку или заиливание выработанного пространства, и в ряде случаев сложные условия проветривания забоев очистных и подготовительных выработок.

 Камерно-столбовая система разработки является комбинацией камерных и столбовых систем. Вначале проводят камеры, которыми Камерно-столбовая система разработки является комбинацией камерных и столбовых систем. Вначале проводят камеры, которыми нарезают междукамерные столбы, отрабатываемые обратным порядком. В связи с этим при камерно-столбовых системах разработки используются два типа забоев: камеры и заходки. Из забоев камер добывают 25— 50 %, а из заходок, погашающих столбы, — 50— 75 % извлекаемого угля. Целики обычно извлекаются не полностью, но потери при камерно -столбовой системе разработки, как правило, меньше, чем при камерной, и составляют 25— 30 %, а в отдельных случаях 12— 18 %. При камерно-столбовой системе разработки, когда ширина камер составляет 4— 12 м, ширину междукамерных целиков принимают равной 4— 15 м. Проведение камер начинают с горловины. При двустороннем расположении камер их длина равна 80— 100 м. Таким образом, камерами нарезают длинные столбы, которые затем вынимают обратным ходом на всю его ширину или отдельными заходками. В последнем случае теряется больше полезного ископаемого и не устраняется опасность возникновения эндогенных пожаров.

Уголь в камерах и столбах вынимают буровзрывным и механическим способами. По мере выемки в Уголь в камерах и столбах вынимают буровзрывным и механическим способами. По мере выемки в камерах со стороны горловины наращивают конвейер, который используют и при выемке столбов. Ширина камер зависит от горного давления. Область применения — горизонтальные и пологие пласты мощностью 1, 5— 3, 0 м с относительно устойчивыми породами кровли, не склонными к горным ударам, и низкой газоносностью. Достоинством камерно-столбовой системы разработки по сравнению с камерной является сокращение потерь угля. Недостатком следует считать более низкую производительность труда.

Камерно-столбовая система разработки 1 - камеры; 2 - заходка; 3 - вентиляционный штрек; 4 Камерно-столбовая система разработки 1 - камеры; 2 - заходка; 3 - вентиляционный штрек; 4 - бремсберг; 5 - откаточный штрек

СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ ПЛАСТОВ С РАЗДЕЛЕНИЕМ НА СЛОИ Пласты, выемка которых затруднительна сразу на СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ ПЛАСТОВ С РАЗДЕЛЕНИЕМ НА СЛОИ Пласты, выемка которых затруднительна сразу на всю мощность, разделяют на отдельные слои. Существует несколько способов расположения слоев: наклонные слои, расположенные параллельно плоскости напластования; поперечно-наклонные слои, расположенные с наклоном около 30° между висячим и лежачим боками пласта; горизонтальные слои, ограниченные горизонтальными плоскостями. При слоевой выемке слои в пласте могут отрабатываться в нисходящем (восходящем) или комбинированном порядке. Нисходящий порядок предполагает первоначальную выемку верхнего слоя, а затем — нижележащих слоев. При восходящем порядке выемка слоев производится, начиная с нижнего слоя. Выбор того или иного порядка, высоты отдельных слоев зависит от физико-механического состава и свойств вмещающих пород и угля, мощности и угла падения пласта.

Схема деления мощного пласта на слои: а — наклонные; б — горизонтальные; в — Схема деления мощного пласта на слои: а — наклонные; б — горизонтальные; в — поперечно-наклонные