ЛЕКЦИЯ 6. Технология вскрытия шахтных полей пластовых месторождений

	ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ СПОСОБОВ ВСКРЫТИЯ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ

Изложены общие принципы и подходы системного вскрытия запасов полезного ископаемого в зависимости от горно-геологических условий залегания угольных пластов и формирования эффективных схем вскрытия шахтных полей

Цель – формирование умений принимать рациональные решения при вскрытии пластовых месторождений в зависимости от горно-геологических условий

	6.1. Общие сведения

Назначение. Система вскрыва ющих горных выработок обеспечи вает доступ с поверхности к полез-ному ископаемому, определяет гене- ральное направление поступления грузопотока на поверхность Земли, схему вентиляции шахты, эффек-тивность и безопасность ведения горных работ.

Структура системы вскры-тия шахтного поля последовательно включает ряд элементов, таких как: технологический поверхностный комплекс шахты, схема располо-жения вскрывающих выработок; околоствольный двор; собственно вскрытие пласта. Каждый из этих элементов представляет подсистему (технологии) по проведению глав-ных вскрывающих выработок на глубину горизонта вскрытия, раздел-ки ствола и сооружения выработок околоствольного двора, проведения вспомогательных вскрывающих выработок и собственно вскрытие пласта (рис. 6.1).

Окружение системы, которое влияет на ее работоспособность состояние, включает: атмосферу, рельеф земной поверхности, гидросферу, вмещающих пород и полезные ископаемые.

Вход в систему – это место заложения главных вскрывающих выработок и подготовка для них площадки. Направление и располо-жение главных вскрывающих выра-боток зависит от:

· рельефа местности;

· глубины залегания пластов, их мощности и угла падения;

· физико-механических свойств вмещающих пород.

Выходом системы вскрытия является собственно вскрытие угольного пласта.

Функционирование системы вскрытия. Вскрытие шахтного поля осуществляют минимум двумя главными выработками, имеющими выход на земную поверхность (стволы, штольни).

Одна – главная, формирующая грузопоток, а вторая – вспомо-гательная для запасного входы из шахты. Их может быть больше. Это улучшает эффективность функцио-нирования системы вскрытия по проветриванию горных выработок и выдачи полезного ископаемого по сортам.

	Рис.6.1. Структура системы вскрытия шахтных полей

Вскрытие пласта непосред-ственно главными вскрывающими выработками возможно только при углах их встречи 0° и 90°. При других значениях угла необходимо иметь вспомогательные вскрыва- ющие выработки - квершлаги главного направления (табл. 6.1). Они необходимы для того, чтобы околоствольный двор расположить в крепких пустых породах. Чаще всего околоствольный двор располагают в породах лежачего бока свиты пластов.

На горизонте отдельные части шахтного поля (выемочные поля, столбы, панели и блоки) вскрываются при помощи проме-жуточных квершлагов, штреков главного направления, участковых гезенков и скатов. Вскрытие частей шахтного поля по падению и вос-станию (этажей, ярусов, выемочных горизонтов) от горизонта вскрытия осуществляется при помощи слепых стволов, скважин, капитальных гезенков, шурфов, бремсбергов, уклонов, и наклонных квершлагов.

Параметры системы вскрытия:

· глубина заложения главных вскрывающих выработок, их угол наклона к горизонтальной плоскости и расстояние между ними;

· параметры околоствольного двора и поверхностного техно-логического комплекса;

· длина вспомогательных вскрывающих выработок и их угол наклона к горизонтальной плоскости;

· шаг углубки стволов и пога-шения отработанных горизон-тов или их частичное под-держание для реализации ступенчатой схемы водоот-лива;

· расстояние между промежу-точными вскрывающими вы-работками которое конкрети-зируется схемой и способом вскрытия.

Срок службы системы вскры-тия определяется временем отработ-ки запасов полезного ископаемого.

Влияющие факторы. Способ и схема вскрытия шахтного поля зависят от множества горно-гео-логических и экономических фак-торов.

Горно-геологические факторы:

· форма и размеры шахтного поля;

· глубина залегания пластов;

· рельеф поверхности земли;

· производственная мощность шахты и срок ее службы;

· применяемые горные машины;

· система разработки;

· способ подготовки шахтного поля;

· схема вентиляции.

· мощность и угол падения пластов;

· число рабочих пластов и рас-стояние между ними;

· газоносность пластов;

· геологические нарушения гор-ного массива;

· плотность геологических нару-шений;

· физико-механические свойства вмещающих пород;

· газодинамические явления.

Экономические факторы:

· стоимость одной тонны угля;

· производительность труда;

· капитальные первоначальные затраты на вскрытие;

· срок строительства вскрывае-мых горизонтов.

6.2. Терминология и определения

Терминология

Определения

Вскрытие запасов шахтного поля     Система вскрытия запасов шахтного поля   Схема вскрытия шахтного поля     Способ вскрытия шахтного поля Главные вскрывающие выработки   Вспомогательные вскрывающие выработки   Горизонт вскрытия Вскрытие пласта Горизонт откатки Разделка ствола Разделка устья ствола Шаг вскрытия запасов Углубка шахтного ствола Околоствольный двор Технологический комплекс поверхности шахты

проведениесистемы вскрывающих выработок, которые открывают доступ с поверхности к полезному ископаемому и обеспечивают проведение подготовительных выработок   порядок проведениекомплекса вскрывающих выработок, которые открывают доступ с поверх-ности к полезному ископаемому на определенном горизонте, а также дискретно вскрывают запасы по простиранию шахтного поля на этом горизонте. Система вскрытия состоит из схемы и способа   пространственное расположение сети вскрывающих выработок, которое отражает структуру системы вскрытия и функциональную направленность ее элементов   взаимное расположения главных и вспомогательных вскрывающих выработок (вертикальное, наклонное, горизонтальное) в массиве горных пород   горные выработки, которые проводятся с земной поверхности (шахтные стволы, штольни) и пред-назначены для выдачи на поверхность, полезного ископаемого, породы, вентиляции, доставки обору-дования и материалов, спуска-подъема людей   горные выработки, которые проводятся от главных вскрывающих выработок служат для вскрытия пласта или свиты пластов. К ним относятся квершлаги, шурфы, гезенки, скаты   абсолютная геодезическая отметка, на которой открыт доступ к полезному ископаемому   порядок выполнения производственных процессов по проведению выработок и мероприятий по безопасному переходу горных работ от породной среды к полезному ископаемому (квершлаг переходит в пластовый штрек   абсолютная геодезическая отметка, на которой открыт доступ к полезному ископаемому и собирается весь грузопоток   выполнение работ по закруглению сопряжения ствола с горизонтальной выработкой на горизонте вскрытия   выполнение работ по сооружению каналов для подвода и отвода воздуха и установки подъемных машин величина, которая определяет периодичность соору-жения горизонта откатки или углубки стволов   выполнение комплекса вскрывающих работ по увеличению глубины действующего ствола   комплекс протяженных горных выработок и служебных камер, расположенных около стволов, при помощи которых происходит обслуживание подземного хозяйства и распределение воздушных потоков комплекс зданий, сооружений, оборудования, предназначенных для подъема, приема, техноло-гической обработки полезного ископаемого, отходов горного производства, спуска-подъема материалов, оборудования и людей, обеспечения проветривания горных выработок и энергией, производственно- бытового обслуживания персонала

6.3. Требования к схеме и способу вскрытия  

Схема и способ вскрытия должны обеспечивать:

· безопасное и эффективное ведение горных работ на весь срок службы шахты;

· проектную мощность шахты на всех этапах развития;

· вскрытие значительных за-пасов угля с длительными сроками их отработки;

· концентрацию горных ра-бот;

· эффективную вентиляцию горных выработок;

· однотипность шахтного транспорта;

· возможность реконструкции горного хозяйства;

· минимальные капитальные первоначальные затраты на вскрытие;

· минимальный срок строи-тельства вскрываемых гори-зонтов;

· минимальную стоимость од-ной тонны угля;

6.4. Связь схем вскрытия, вентиляции и транспорта

Система расположения главных вскрывающих выработок относительно границ шахтного поля определяет схему вскрытия и вентиляции шахты (табл.6.2). В зависимости от горно-геологических и экономических факторов главные вскрывающие выработки могут располагаться: в центральной час-ти, на флангах, у нижней и верхней технической границы шахтного поля. Они образуют сле-дующие схемы вскрытия:

· центрально-сдвоенными ство- лами (штольнями);

· фланговыми стволами;

· центрально отнесенными ство-лами;

· отнесенными стволами;

· секционными стволами.

По отношению к пласту и элементам его залегания главные вскрывающие выработки занимают следующее положение (табл. 6.1):

· вертикальные выработки пере-секают вмещающие породы и пласт во всех положениях, кроме вертикального залега-ния;

· наклонные выработки, как правило, проводят по пласту и за редким исключением по породам лежачего бока свиты пластов;

· горизонтальная выработка (штольня) может занимать лю-бое положение относительно элементов залегания пласта.

Свежая и исходящая струя воздуха поступает в шахту и отводится из нее в атмосферу через главные вскрывающие вырабо-тки. По ним же осуществляют транспортную связь поверхност-ного комплекса шахты с подзем-ными грузопотоками.

Выдают на поверхность:

· полезное ископаемое и порду;

· откачивают по трубопроводам воду;

· спускают и поднимают людей, материалы, оборудование;

· располагают электрические коммуникации и связь.

По горным выработкам грузо-поток движется в противоположном направлении от свежей воздушной струи.

	6.5. Классификация схем и способов вскрытия

Система вскрытия шахтного поля состоит из схемы и способа (рис. 6.2). Схемы вскрытия пластовых месторождений клас-сифицируют по основним приз-накам, а способы - по вспомо-гательным.

Основные признаки:

· расположение главных вскрывающих выработок относительно границ шахт-ного поля;

· число вскрывающих гори-зонтов, формирующих грузо-поток;

Вспомогательные признаки:

· положение главных вскры-вающих выработок относи-тельно горизонтальной плос-кости;

· положение вспомогательных вскрывающих выработок относительно горизонтальной плоскости.

· вид вспомогательных вскрывающих выработок.

Таблица 6.1. Вскрытие угольных пластов

Положение главной вскрывающей выработки и угольного пласта в земной коре	Угол встречи главной вскрывающей выработки с плоскостью угольного пласта	Область применения
	j = 0°>	Вскрытие вертикальным стволом одиночного пласта вертикального заложения, a= 90°
	j = 0°	Вскрытие наклонным стволом одиночного пласта наклонного заложения, 0 <a <90°
a =0°	j = 0°	Вскрытие штольней одиночного пласта горизонтального заложения, a= 0°
	j = 90°	Вскрытие пласта горизонтального заложения, a= 0°
	j = 90°	Вскрытие наклонным стволом одиночного пласта наклонного заложения, 0<a <90°
	j = 90°	Вскрытие штольней одиночного пласта вертикального заложения, a= 90°
	0< j <90°	Вскрытие вертикальным стволом и вспомогательными вскрывающими выработками группы пластов наклонного заложения, 0< a <90°
	0 < j < 90°	Вскрытие штольней и вспомогательными вскрывающими выработками группы пластов наклонного заложения, 0 < a < 90°

Схема вскрытия шахтного поле определяет наличие и число вспомогательных вскрывающих выработок.

Способ вскрытия харак-теризует направление вскрываю-щих выработок относительно горизонтальной плоскости и элементов залегания пласта, их сочетание и функциональное наз-начение.

По функциональному назна-чению вскрывающие выработки разделяют:

· на транспортные;

· вспомогательные;

· вентиляционные.

Таблица 6.2. Схема вентиляции при различном расположении главных вскрывающих выработок

Схемы вентиляции

Назначение

Схема с центрально-сдвоенным расположением главных вскрывающих выработок(стволы, штольни). Выработки располагаются примерно по середине шахтного поля. Воздух поступает по одному из стволов, разветвляется на крылья шахты, омывает подготовительные и очистные забои, возвращается к центру и выдается по второму стволу на поверхность. Применяется при значительной глубине разработки пластов

Схема с фланговым расположением вентиляционных вскрывающих выработок (стволы, штольни).Главная и вспомогательная располагаются по центру шахтного поля. По ним поступает воздух в шахту, движется по выработкам основного горизонта к очистным забоям. Исходящая струя воздуха отводится на фланги по вентиляционным выработкам. Применяется при небольшой глубине залегания пластов

Схема с центрально-отнесенным расположением главных вскрывающих выработок (стволы, штольни). Воздух поступает в шахту по главной вскрывающей выработке, расположенной в центре шахтного поля, разветвляется на крылья шахты, омывает подготовительные и очистные забои, возвращается к центру и выдается по шурфу на поверхность. Применяется при выходе пластов под наносы, а затем к ней добавляется скважина у нижней технической границы

Схема с отнесенным расположением главных вскрывающих выработок (стволы, штольни) за зону сдвижения в породы лежачего бока свиты пластов. Применяется при разработке крутых пластов, залегающих на большой глубине

Схема с секционным расположением главных вскрывающих выработок (стволы, штольни) применяется при делении шахтного поля на блоки. Внутри блока схема вентиляции реализуется по одной из вышеприведенных схем или их комбинации

Рис. 6.2. Классификация схем и способов вскрытия шахтных полей

Число вскрывающих выработок зависит от:

· производственной мощности шахты:

· газоносности угольных пластов;

· размеров шахтного поля;

· глубины разработки;

· подготовки шахтного поля;

· схемы вскрытия;

· количества марок угля добываемого на шахте.

---

Дата добавления: 2015-12-07