Разработка месторождения

Существует три стадии разработки угольного месторождения:

1. Вскрытие запасов шахтного поля
2. Подготовка вскрытых запасов к очистным работам
3. Очистные работы

 

    Вскрытие запасов шахтного доля - проведение горных выработок с земной поверхности для обеспечения доступа к полезному ископаемому. 

    Подготовка вскрытых запасов к очистным работам - проведение комплекса горных выработок после вскрытия шахтного поля, обеспечивающих возможность ведения очистных работ; подготовка создает условия для монтажа и работы очистного оборудования, для вентиляции рабочих мест, транспортирования отбитого угля, доставки в забои оборудования и материалов, подачи пневмо - и электроэнергии. 

    Очистные работы - отделение полезного ископаемого от массива в очистных забоях. 
 

2.1 Выбор способа вскрытия шахтного поля 
 

      Способ  вскрытия – совокупность всех вскрывающих  выработок шахтного поля с учетом их функционального назначения.

      Способы вскрытия:

1.Вертикальными стволами;

2.Наклонными стволами;

3.Штольнями;

4.Комбинированный способ.

Основными факторами, определяющими выбор схемы и способа вскрытия шахтного поля или его части, являются: число вскрываемых пластов, угол падения пластов, свойства боковых пород, мощность наносов или покрывающей непродуктивной толщи, нарушенность месторождения, глубина разработки, газоносность пластов, рельеф местности, производственная мощность шахты, размеры шахтного поля, срок службы шахты, подготовка шахтного поля, система разработки, схема вентиляции и др.  

      1.Вертикальными стволами, как правило, пересекают пласты полезного ископаемого или размещаются в породах лежачего или висячего бока вскрываемых пластов. Достоинства способа: широкий диапазон применения.

      Недостатки  способа: большая продолжительность  строительства шахты и высокие капитальные затраты; относительно низкая пропускная способность и сложность эксплуатации подъемного транспорта.

      2.Наклонными  стволами, проводятся обычно по пласту полезного ископаемого или параллельно последнему в породах лежачего бока, однако в некоторых случаях наклонные стволы проводятся по вмещающим породам под некоторым углом к напластованию. Достоинства способа: малая продолжительность строительства шахты и низкие капитальные затраты; высокая производительность средств основного транспорта при угле падения менее 18˚; возможность организации одноступенчатого транспорта.

      Недостатки  способа: ограниченность условий применения; большая протяженность и сложность  поддержания наклонных стволов;

          3. Штольни, как и наклонные стволы, могут проводиться по пласту или под углом к нему в породах лежачего или висячего бока. Используется в холмистой местности. Достоинства способа: простота основного и вспомогательного транспорта; простота проветривания; низкие капитальные затраты и сроки строительства шахт.

      Недостатки способа: ограниченность условий применения.

4. Комбинированный способ вскрытия сочетает в себе элементы вышеупомянутых способов. Этот способ позволяет эффективнее реализовать достоинства и компенсировать недостатки присущие различным способам.

         На основе исходных данных применяется способ вскрытия наклонными стволами. При данном расположении пластов под углом 19 градусов наклонный ствол проводится не по пласту, а по породам и под углом 18 градусов к горизонтальной поверхности.

   
 

2.2 Выбор схемы вскрытия шахтного поля 

 

      Схема вскрытия – пространственное расположение сети вскрывающих выработок относительно границ шахтного поля.

      Схемы вскрытия:

I. По количеству транспортных горизонтов делятся на:

1. Одногоризонтные;
2. Многогоризонтные;

 

1) Одногоризонтная схема вскрытия свиты пологих пластов вертикальными стволами и капитальным квершлагом применяется при угле падения пластов 8˚ — 18˚ и размерах шахтного поля по падению не более 2,5 км. Её отличают относительно большой объём наклонных капитальных выработок, снижающий эффективность производства из-за использования малопроизводительной канатной откатки, а также значительной утечки воздуха, возникающие при движении его по наклонным выработкам в противоположных направлениях.

2) Многогоризонтное  вскрытие пологих пластов вертикальными стволами и капитальными квершлагами производится при углах падения пластов 8˚ — 18˚ и размерах шахтного поля по падению от 2,5 до 4 км и более. Схема требует последовательной углубки стволов и проходки нескольких параллельных квершлагов. Если верхняя граница шахтного поля находится сравнительно близко от земной поверхности, для проветривания выработок в каждой панели первого горизонта проходят шурфы или сооружают один фланговый ствол у границ смежных панелей и вентиляции квершлагов. 

          II. По типу дополнительных вскрывающих выработок:

                 1) с квершлагами;

                 2) с гезенками;

                 3)   со слепыми стволами;

          III. По расположению главных вскрывающих выработок относительно границ шахтного поля:

                1) Центрально-сдвоенное расположение стволов;

                 2)Центрально-отнесенное расположение стволов;

                 3) Диагональное расположение стволов;

                 4) Фланговое расположение стволов;

                 5) Секционное расположение стволов;

                 6) Комбинированная схема расположения стволов.

1) Центрально-сдвоенное  расположение стволов имеет существенные преимущества по сравнению с центрально-отнесенным и диагональным расположение стволов. При наличии двух стволов один из них служит для выдачи угля, а другой — для вспомогательных операций. В результате пропускная способность стволов значительно возрастает. В данной схеме достигается более равномерное проветривание при разработке бремсбергового и уклонного полей, так как длина пути для воздушных струй в обоих случаях почти одинакова.

Она имеет весьма широкое распространение  при разработке крутых пластов. Хотя эта схема и не запрещается на шахтах с пологими пластами, за исключением пластов; опасных по суфлярным выделениям и внезапным выбросам угля и газа, распространения она не получила, так как нисходящее движение струи отработанного воздуха по ходку не обеспечивает удовлетворительных условий проветривания шахты в целом, особенно на сильногазовых шахтах.

2) Центрально-отнесенное  расположение: главный ствол находится  в центре шахтного поля, а вентиляционный — у верхней границы.

Основным  достоинством схемы является то, что  при наличии на верхней границе  поля шурфа можно обойтись одним  стволом. В связи с этим уменьшаются капитальные затраты и в течение всего срока эксплуатации в шахте будет только восходящее проветривание.

Вместе  с тем при наличии одного ствола резко ограничивается производственная мощность шахты, усложняется схема  вентиляции, так как длина пути вентиляционной струи в различные периоды разработки бремсберговой и уклонной частей шахтного поля различна.

Расположение  стволов по данной схеме можно применять на шахтах сравнительно небольшой производственной мощности, ограниченной пропускной способностью одного ствола, через который должны осуществляться подъем угля и породы, спуск людей, транспортирование материалов и оборудования.

3) В  схеме диагональным расположением вентиляционных стволов проветривание несколько улучшается по сравнению с центрально-отнесенным расположение стволов, так как каждое крыло проветривается с помощью отдельных вентиляторов.

Недостатки, присущие схеме с центрально-отнесенным расположение стволов, в основном сохраняются и в этой схеме.

Данная  схема рассчитана на шахты небольшой мощности, но с высокой газообильностью.

4) Фланговое  расположение вспомогательных стволов  может применяться при шахтных  полях больших размеров по  простиранию и при глубоком  залегании пластов. Стволы целесообразно  располагать на середине каждого крыла. Это обеспечивает минимальные расходы на проветривание.

При глубоком залегании пластов один ствол в центре шахтного поля не может обеспечить нормальной работы шахты, поэтому рядом необходимо иметь еще один ствол, т. е. необходимо применять комбинацию схем центрально-сдвоенного и флангового расположения стволов. Для отвода исходящей струи от верхней границы шахтного поля в вентиляционные стволы служат квершлаги. Необходимо отметить, что в данной схеме фланговые стволы могут служить также для подачи свежего воздуха в шахту, а центральный - для отвода исходящей струи, особенно если он оборудован скипами.

При блоковой отработке в шахтном  поле два блока. В центре каждого  блока два ствола, обеспечивающие независимую вентиляцию в каждом блоке. Два ствола в центре шахтного поля служат для выдачи всего груза, спуска материалов и людей.

При панельной подготовке проветривание  бремсберговой части шахтного поля может осуществляться через вспомогательные  стволы, как при центрально-отнесенном, фланговом или комбинированном расположение стволов, но для этого у верхней границы шахтного поля надо иметь общий вентиляционный штрек. Для проветривания уклонных панелей необходимо иметь такой же вентиляционный штрек параллельно главному откаточному штреку, а из него отводить исходящую струю в вентиляционный ствол.

При небольшой глубине залегания  у верхней границы шахтного поля целесообразно иметь в каждой бремсберговой панели свой вентиляционный шурф.

5) Комбинированная  схема применяется значительно  чаще на крупных шахтах с пологими пластами, в которой сочетаются достоинства центрально-отнесенного и центрально-сдвоенного расположений стволов. Для проветривания бремсберговой части шахтного поля служит вентиляционный ствол, расположенный у верхней границы поля, а уклонная часть поля проветривается через центральные стволы.

На  основании исходных данных, угол наклона  пластов равен 22˚, размера шахтного поля по падению 3700м и простиранию 1600м, принимается способ вскрытия шахтного поля наклонными стволами, вскрывается  первый пласт до глубины 800м. Схема вскрытия выбирается одногоризонтная, с дополнительными квершлагами и фланговым расположением стволов, исходя и размеров шахтного поля, она позволит наиболее эффективно обеспечить вентиляцию шахты, доступ к пластам и транспорт угля на поверхность.

       IV. По расположению главных вскрывающих выработок:

            1). По пласту и по породе.

            2). По пласту.

            3). По породе.

        V.По виду вспомагательной вскрывающей выработки:

            1). Капитальный.

            2). Погоризонтный.

            3). Блоковый.

            4). Панельный.

            5). Этажный.   

    На основании исходных данных выбирается многогоризонтная схема вскрытия с использованием погоризонтных квершлагов. Шахтное поле делится на две бремсберговые части по 1300м и 1000м (для уменьшения длины наклонного ствола) и одну уклонную часть равную 1200м. 
 

2.3 Безопасность ведения горных работ при вскрытии шахтного поля

1. Вскрытие и подготовка шахтных полей с опасными и угрожаемыми по внезапным выбросам пластами должны обеспечивать максимальное использование опережающей отработки защитных пластов, заложение подготовительных выработок в неопасных пластах и защищенных зонах и в невыбросоопасных породах, наименьшее число пересечений выбросоопасных пластов, применение столбовых систем разработки, рассредоточение вентиляционных потоков в шахтном поле, возможность секционного проветривания и подсвежения исходящих струй выемочных участков, обособленное проветривание подготовительных забоев, отработку пластов без оставления целиков. Порядок отработки пластов согласовывается Госгортехнадзором России.
2. На вскрытие, проведение подготовительных выработок на опасных и угрожаемых по внезапным выбросам пластах разрабатывается и пересматривается не реже одного раза в год комплекс мер по борьбе с внезапными выбросами угля (породы) и газа, который должен пройти экспертизу промышленной безопасности. Комплекс мер по борьбе с внезапными выбросами угля (породы) и газа утверждается руководителем организации.