Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Специфика горно-геологических и горнотехнических условий отработки угольных пластов на перспективных шахтах ОАО «Воркутауголь»... 10
1.1. Особенности отработки основных пластов Воркутского месторождения... 10
1.2. Специфика отработки донной части мульды Воркутского месторождения... 22
1.2.1. Особенности отработки полей перспективных шахт ОАО «Воркутауголь» 22
1.2.2. Прочностные и структурные характеристики вмещающих пород 29
Выводы по главе 39
Глава II. Анализ направлений совершенствования известных технологических схем отработки пологих пластов с использованием механизированных комплексов 41
2.1. Основные направления совершенствования механизированных комплексов, используемых при отработке-пологих пластов 41
2.2. Анализ опыта использования прогрессивных систем разработки пластов на участках с ограниченными размерами 44
2.3. Оценка технологических схем отработки выемочных полей с разворотом лав без демонтажа механизированных комплексов 69
Выводы по главе 91
Глава III. Исследование влияния длины выемочных столбов на эффективность применения механизированных комплексов 93
3.1. Исследование динамики среднесуточной нагрузки на лаву в начальный, стабильный и завершающий периоды отработки столбов 93
3.2. Влияние длительности монтажно-демонтажных работ на эффективность использования современных очистных механизированных комплексов 103
Выводы по главе 109
Глава IV. Рекомендуемые технологические схемы Отработки донной части мульды Воркутского месторождения 110
4.1. Рекомендуемые технологические схемы отработки участков шахтных полей с ограниченными размерами 113
4.1.1. Технологическая схема с разворотом лав на границе выемочного столба при отработке пласта Четвертого (Пятого) 113
4.1.2. Технологическая схема с разворотом лав на границе выемочного столба при отработке пласта Тройного (Мощного) 118
4.2. Рекомендуемая технологическая схема разворота механизированного комплекса 121
4.3. Рекомендуемые варианты отработки сближенных пластов Тройного и Четвертого (Мощного и Пятого) 124
4.4. Оптимизация параметров рекомендуемых технологических схем 131
4.5. Оценка экономической эффективности рекомендуемых технологических схем 146
Выводы по главе 151
Глава V. Определение области рационального использования рекомендуемых технологических схем 153
5.1 Пути выбора рациональных параметров выемочных участков 153
5.2. Определение оптимальной длины выемочного столба при использовании традиционной технологической схемы в условиях отработки донной части мульды Воркутского месторождения 157
5.3 Методика определения оптимальной длины выемочного участка при использовании рекомендуемых технологических схем 161
Выводы по главе 167
Основные выводы 167
Список литературы 171
- Особенности отработки полей перспективных шахт ОАО «Воркутауголь»
- Анализ опыта использования прогрессивных систем разработки пластов на участках с ограниченными размерами
- Влияние длительности монтажно-демонтажных работ на эффективность использования современных очистных механизированных комплексов
- Технологическая схема с разворотом лав на границе выемочного столба при отработке пласта Тройного (Мощного)
Введение к работе
Актуальность работы. Конкурентоспособность угольной продукции шахт ОАО «Воркутауголь» в современных экономических условиях может быть реально обеспечена только при применении современных технологических схем на базе высокопроизводительных (на уровне зарубежных аналогов) очистных механизированных комплексов и использование систем разработки, создающих условия для полной реализации потенциальных возможностей выемочных машин.
Перспективы развития горных работ на стабильно работающих шахтах данного объединения связаны главным образом с отработкой пластов Мощного, Тройного, Четвертого и Пятого в донной части мульды Воркутского месторождения. Особенностью его геологического строения является наличие большого числа дизъюнктивных нарушений типа сбросов и взбросов. Переход нарушений такого типа лавами во многих случаях экономически не целесообразен или связан с повышенной опасностью горных работ.
По данной причине, а также в связи с нерациональным расположением ранее пройденных вскрывающих и основных подготовительных выработок относительно запасов донной части мульды, размеры до 60% планируемых к отработке участков ограниченны и меньше оптимальных длин выемочных столбов.
Использование современных высокопроизводительных механизированных комплексов для отработки таких участков, при традиционно применяемых на шахтах ОАО «Воркутауголь» столбовых системах разработки, не приведет к ожидаемому резкому повышению технико-экономических показателей очистных работ, а в ряде случаев послужит причиной экономических потерь. Это связано с тем, что при длине выемочных столбов меньше их оптимальных значений существенно возрастают удельные затраты на монтажно-демонтажные работы (до 30%) и невосполнимое снижение добычи в начальный и завершающий периоды отработки столбов (до 40%), кроме того уменьшается коэффициент использования механизированных комплексов (на 10-20% и более) при значительном росте амортизационных отчислений.
Как следует из вышеизложенного, к числу актуальных научных задач относится разработка технологических схем на базе современного очистного оборудования, позволяющих эффективно отрабатывать сближенные пласты на участках шахтных полей с ограниченными размерами.
Цель диссертационной работы. Создание технологических схем, позволяющих повысить эффективность использования высокопроизводительных очистных механизированных комплексов при отработке свит сближенных пластов на участках шахтных полей с ограниченными размерами в донной части мульды Воркутского месторождения.
Идея диссертационной работы. Для повышения эффективности применения высокопроизводительных очистных механизированных комплексов при отработке сближенных пластов на участках с ограниченными размерами, необходимо использовать технологические схемы с групповой подготовкой пластов и разворотом лав на границах выемочных участков без демонтажа механизированных комплексов.
Основные задачи исследований: -исследование влияния геологических и горнотехнических факторов на динамику суточной добычи из лав в различные периоды отработки выемочных столбов; -исследование влияния длины выемочного столба на объемы невосполнимых потерь добычи в начальный и завершающий периоды его отработки, величины коэффициента использования очистного оборудования и удельных затрат на монтажно-демонтажные работы; -определение предельной длины столба, при снижении которой использование современных высокопроизводительных комплексов становится экономически нецелесообразным; - оценка фактически сложившихся технологических схем перспективных шахт ОАО «Воркутауголь» и горно-геологических условий залегания пластов в донной части мульды Воркутского месторождения с целью выделения участков с ограниченными размерами; -создание эффективных технологических схем отработки сближенных пластов на участках с ограниченными размерами; -организационно-техническое обоснование оптимальных параметров технологических схем разворота лав без демонтажа механизированного комплекса.
Методы исследований. Исследования проведены комплексным методом, включающим: анализ и обобщение результатов исследований других авторов, опубликованных в горнотехнической литературе; шахтные исследования процесса деформирования пород кровли на сопряжениях лав с участковыми подготовительными выработками; аналитические исследования динамики нагрузки на очистной забой в различные периоды отработки столба; математическое моделирование горнотехнических ситуаций; обработку полученных результатов с использованием методов математической статистики; сопоставление с результатами аналогичных исследований.
Защищаемые научные положения.
1. При разработке перспективных планов развития горных работ на новых горизонтах угольных шахт, отрабатываемых с использованием современной высокопроизводительной добычной техники, необходимо выделять участки с ограниченными размерами. К числу участков с ограниченными размерами следует относить участки, большие размеры которых меньше оптимальной длины выемочного столба при использовании типовых столбовых систем разработки в варианте «одинарная лава».
Эффективность использования современных высокопроизводительных очистных механизированных комплексов при отработке участков сближенных пластов с ограниченными размерами может быть существенно повышена при применении технологических схем, предусматривающих разворот лав на границах выемочных участков без демонтажа механизированных комплексов в сочетании с групповой подготовкой пластов.
Областью рационального применения рекомендуемых технологических схем в условиях отработки донной части мульды Воркутского месторождения являются участки шахтных полей, максимальные размеры которых не превышают 0,7-0,8 оптимальной длины столба при применении традиционных технологических схем. Максимальный экономический эффект достигается при размере участков, составляющих 0,5-0,6 оптимальной длины столба при использовании типовых технологических схем.
Научная новизна работы заключается в следующем: разработана методика определения предельной длины выемочного участка, при снижении которой рекомендуемые системы разработки с разворотом лав без демонтажа очистного оборудования являются более эффективными по сравнению с типовыми столбовыми системами разработки в варианте «лава-ярус»; установлены зависимости параметров схем разворота лав на границах выемочных участков от геологических и горнотехнических факторов, что позволило научно обосновать критерии для оценки разработанных технологических схем по фактору «обрушение пород кровли» и разработать методику определения оптимальной длины выемочных участков при использовании рекомендуемых технологических схем, предусматривающих разворот лав по одному или обоим одновременно отрабатываемым сближенным пластам. |
Практическая значимость работы: разработаны эффективные технологические схемы совместной отработки сближенных пластов на участках с ограниченными размерами; определены области рационального применения технологических схем совместной отработки сближенных пластов с разворотом лав на границах выемочных участков по одному или обоим пластам; исследовано влияние горно-геологических факторов на оптимальную длину выемочных участков при использовании технологических схем с разворотом лав; установлена предельная длина выемочных участков, при снижении которой использование высокопроизводительных очистных механизированных комплексов становится экономически нецелесообразным; определены оптимальные параметра схем разворота лав на границах выемочных участков.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается значительным объемом проанализированной и обобщенной исходной информации, высокой сходимостью результатов аналитических исследований с данными шахтных инструментальных _ наблюдений, использованием современных апробированных методик проведения исследований и обработки полученных данных. Проанализирован опыт работы более 44 добычных участков. Погрешность определения основных параметров технологических схем не превышает 10-15 %.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались на научных конференциях молодых ученых СПГГТИ(ТУ) «Полезные ископаемые
России и их освоение» (СПб., 1996, 2000 гг.); научных семинарах кафедры
Разработки месторождений подземным способом; научно-методической конференции «Уголь в XXI веке» (СПб., 2000 г.); технических совещаниях в институте «ПечорНИИпроект» (Воркута, 1997-2000 гг.)
Личный вклад автора работы.
Выполнен анализ отечественного и зарубежного опыта отработки пологих угольных пластов средней мощности, на основе чего сформулированы цели и задачи исследований; разработаны методики шахтных и аналитических исследований; разработаны рекомендации по совершенствованию технологических схем отработки угольных пластов на участках с ограниченными размерами; определены параметры рекомендуемых схем и произведена оценка области рационального использования разработанных рекомендаций.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 5 научных работ.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка использованной литературы (47 наименований), изложенных на 176 страницах машинописного текста, включая 47 рисунков и 19 таблиц. . Автор выражает благодарность научному руководителю проф. В.П. Зубову за помощь в определении общей идеи работы и интерпретации полученных данных, техническим работникам ОАО «Воркутауголь» и ПечорНИИпроект, к.т.н. Л. М. Гусельникову, за полезные замечания и помощь в сборе горно-геологической и горнотехнической информации по Воркутскому месторождению, сотрудникам кафедры РМПС доц. А.А. Антонову и в.н.с. СВ. Васильеву за полезные замечания при выполнении работы.
Особенности отработки полей перспективных шахт ОАО «Воркутауголь»
Шахты ОАО "Воркутауголь" добывают угли марок Ж, К и ГЖО. Марки Ж и К пригодны для коксования, угли марки ГЖО - энергетические.
В результате отклонений от проектных решений, связанных с несвоевременным финансированием горно-капитальных работ, практически все шахты работают по "временным" технологическим схемам и характеризуются наличием ограничений производственной мощности одновременно по нескольким факторам. К числу основных ограничивающих факторов относятся "подъем", "вентиляция" и "транспорт".
Специфика технологических схем шахт ОАО "Воркутауголь" заключается в следующем. Преобладающей является система разработки пластов длинными столбами с выемкой лавами по простиранию или падению пласта. На эту систему разработки приходится более 75% общего объема добычи угля.
Более 73% лав отрабатывают пласты мощностью 1,2-3,5 м с углами падения до 35. Переход на бесцеликовую отработку пластов в период с 1980 по 1990 г позволил уменьшить удельную протяженность проходимых подготовительных выработок с 7.3 до 5.4 м на 1000 т добычи. В соответствии с "основными принципами санации и закрытия неперспективных шахт" ОАО "Воркутауголь" совместно с АО СПб "Гидрошахт" и "ПечорНИИпроект" в 1994-1995 гг произведена оценка шахтного фонда, в результате чего действующие шахты были разделены на перспективные и неперспективные. К числу перспективных отнесены шахты "Воркутинская", "Северная", "Комсомольская", "Заполярная" и "Октябрьская". Шахта "Воркутинская", годовой производственной мощностью 1,8 млн. тонн, отрабатывает пласты Рудницкой подсвиты - Тройной (П4+із+і2-чі) и Четвертый (пц). Средняя зольность добываемого угля (горной массы) за последние пять лет составляет 41,9%. Товарной продукцией шахты являются концентрат, отсев и промпродукт, получаемый при обогащении добытой горной массы на обогатительной фабрике шахты. Шахта "Северная", годовой производственной мощностью 2,75 млн. тонн, отрабатывает пласты Рудницкой подсвиты Тройной, Четвертый и Пятый. Средняя зольность добываемого угля (горной массы) за последние пять лет -44,7%. Добытый уголь обогащается на обогатительной фабрике шахты. Шахта "Комсомольская", годовой производственной мощностью 2,6 млн. тонн, отрабатывает пласты - Мощный, Тройной и Четвертый. Средняя зольность добытого угля за последние пять лет - 38,9%. Товарной продукцией шахты является рядовой уголь с последующей передачей его для обогащения на Печорскую ЦОФ. Шахта "Заполярная" имеет производственную мощность 1,35 млн. тонн в год. Разрабатывались пласты - Тройной и Четвертый. Средняя зольность горной массы - 44,6%. Товарная продукция шахты та же, что и в случае ш. «Комсомольская». Все шахты работают по временным технологическим схемам с совместным транспортированием угля и пород из уклонных полей второй и третьей ступеней конвейерным транспортом. Основной системой разработки шахтных полей перспективных шахт является столбовая с ориентацией выемочных полей по простиранию и падению пластов. На участках со сложной гипсометрией широко используется і диагональное расположение выемочных полей. Отработку запасов ведут без і j оставления целиков с повторным использованием конвейерных выработок в качестве вентиляционных для смежных выемочных столбов. Направление отработки выемочных участков - обратное - от фланговой вентиляционной выработки к сборной конвейерной. Отработка выемочных столбов в блоках, как правило, последовательная. Границами блоков являются крупные, непереходимые для очистных работ, разрывные нарушения. Исключением является шахтное поле шахты "Северная", где отработка запасов пластов Четвертый и Тройной на горизонте -748 м с 1981 по 1995 год велась двумя встречными фронтами (группы лав "С" и "Ю"). . Проветривание выемочных участков прямоточное с подсвежением струи на транспортной участковой выработке. При панельной подготовке у границ блока проводят и поддерживают фланговые вентиляционные выработки. Главные, подготавливающие групповые выработки общешахтного назначения, как правило, пройдены полевыми. Объем проводимых горных выработок на 1000 м подготовленных запасов в целом, по группе шахт, составляет около 4,6 пог. м. Отклонения по отдельным шахтам и по годам работы составляет о ; 20 до 24% (абс). Основные характеристики отработанных выемочных участков группы шахт на глубинах 600-900 м приведены в таблице 1.3. Средние скорости подвигания очистных забоев по всем шахтам уменьшились после 1991 г более, чем в 1,5 раза, а наибольшая фактическая продолжительность отработки выемочных столбов составила по пласту Мощный 3,25 г (лава 422-с ш. "Комсомольская"), по пласту Тройной - 2,75 г (лава 412-ю ш. "Северная"), по пласту Четвертый - 3,75 г (лава 114-с ш. "Заполярная"), по пласту Пятый - 3,0 г (лава 112-3 ш. "Северная"). При средней скорости проведения пластовых выработок 100-120 м/мес, время на подготовку выемочных столбов достигает 12-17 мес, а полный срок І существования выработки на всей ее длине - 5-6 лет и более.
Анализ опыта использования прогрессивных систем разработки пластов на участках с ограниченными размерами
В последние годы в мире и России из известных систем разработки, для отработки пологих пластов, широкое распространение получила столбовая система разработки. Это связано с расширением области применения механизированных комплексов и известными преимуществами столбовой системы разработки, основные из которых заключаются в исчерпывающей разведке подготавливаемого участка (что особенно важно при применении высокотехнологичных дорогостоящих комплексов), независимое ведение подготовительных и очистных работ, значительный резерв в повышении нагрузки на очистной забой (для газовых шахт), по сравнению со сплошной системой разработки.
Значительное распространение (особенно на шахтах Донецкого, Карагандинского и Печорского бассейнов) находит система разработки длинными столбами по падению-восстанию. На 1979 г., в Печорском бассейне (введены в эксплуатацию, перспективные и на данные момент, шахты «Воркутинская», «Заполярная», «Комсомольская», «Северная»), Карагандинском и Донецком бассейне на долю этой системы разработки приходилось 26,5, 39,5 и 21,3%, соответственно добычи угля. На данный момент на шахтах ОАО «Воркутауголь» применяется только система разработки длинными столбами, в том числе по простиранию 60 % по падению 40 %. Недостаткам системы разработки столбами по падению является то, что погрузочная способность серийных шнеков комбайна и статических погрузчиков угля на конвейер недостаточна для качественной зачистки машинной дороги при углах падения более 10 -12. Кроме того, наклон става конвейера приводит к неравномерному натяжению цепей. Со стороны забоя, при углах падения свыше 10 - 12, цепь и вкладные рештаки изнашиваются в 1,4-2 раза быстрее, чем при работе по простиранию.
Основным фактором, ограничивающим применение других типов систем разработки, является высокая газоносность пластов и выработанного пространства. На перспективных шахтах ОАО «Воркутауголь», относящихся к сверхкатегорным по газу, по предписанию Госгортехнадзора и «Правил безопасности в угольных шахтах», проветривание выемочных участков производится только по прямоточной схеме с подсвежением на выработанное пространство.
Таким образом, единственно возможной системой разработки для отработки донной части мульды Воркутского месторождения является столбовая система разработки с обязательным оставлением вентиляционной выработки в выработанном пространстве позади лавы. Известно, что трудоемкость работ, не связанных с выемкой угля (проведение и поддержание выработок, монтаж и демонтаж комплексов, конвейерных линий, погрузка угля и обслуживание механизмов), составляет 50-60 % трудоемкости работ собственно по добыче угля. Из них 60 % приходится на монтаж, демонтаж и транспортирование комплекса с поверхности в шахту и из лавы в лаву [20]. Ликвидация процессов демонтажа и монтажа комплексов в пределах выемочного поля — серьезный резерв снижения трудоемкости при разработке пластов угля. На многих шахтах России, особенно разрабатывающих средней мощности и мощные пласты, наблюдается повышение числа выемочных участков с ограниченными размерами. К таким участкам можно отнести: - участки очень сложного геологического строения, характеризующиеся резкой изменчивостью мощности, внутреннего строения или залегания пласта; - участки между непереходимыми или труднопереходимыми тектоническими нарушениями различного типа (сбросы, пережимы, размывы пласта и др.); - целики угля произвольной формы у границ шахтного поля и в других его частях, образовавшиеся в результате неправильного ведения горных работ; - целики угля, оставленные для охраны основных горизонтальных и наклонных выработок. Как было сказано в главе I, при отработке донной части мульды Воркутского месторождения наблюдается значительное снижение средней длины выемочных столбов. В свою очередь уменьшение средней длины выемочного поля повысит число коротких столбов, что приведет к частому перемонтажу механизированных комплексов, что в свою очередь снижает эффективность использования современных, высокопроизводительных комплексов за счет потерь добычи в период простоев в перемонтаже, а также снижения надежности очистного оборудования в результате очередного перемонтажа. Есть несколько путей эффективного использования современных механизированных комплексов при отработке участков шахтных полей с ограниченными размерами: - скоростной перемонтаж комплекса из лавы в лаву; - использование технологических схем с короткими «лавами»; - применение системы разработки с разворотом механизированного комплекса на границах выемочного участка. Скоростной перемонтаж применялся на шахтах России [20], опыт его применения показывает, что требуется более совершенное оборудование. технология и организация труда, а также высокая трудовая дисциплина рабочих. В свою очередь скоростной перемонтаж не исключает поломок элементов механизированного комплекса. Практикуется отработка участков с ограниченными запасами угля укороченными лавами, оборудованными серийно выпускаемыми механизированными комплексами. Как правило, длина таких лав меньше строительной длины комплекса при сокращенном размере выемочного столба. В 1987 г. доля добычи угля механизированными комплексами при длине выемочных столбов не более 300 м составила 8%, а в Карагандинском и Подмосковном бассейнах соответственно 15 и 30%. В связи с большой продолжительностью трудоемких процессов монтажа и демонтажа комплексов (40-50 суток) коэффициент их полезного использования снижается в 2,0-2,5 раза.
Влияние длительности монтажно-демонтажных работ на эффективность использования современных очистных механизированных комплексов
Предложенная схема допускает подсвежение исходящей струи, если в этом возникнет необходимость.
По мере отработки верхнего столба вентиляционный штрек 6 и вентиляционные сбойки погашаются, а конвейерный штрек 5 поддерживается в качестве вентиляционного штрека для последующего выемочного столба одним из упомянутых выше способов.
Описанные выше схемы (№ 1—5) с "подвижным центром" разворота все же более сложны по сравнению со схемой с неподвижным центром разворота с точки зрения проветривания и транспортирования угля. Поэтому в благо приятных горно-геологических условиях целесообразно применять технологическую схему № 6 (рис. 2.12.). По этой схеме с целью улучшения со стояния кровли у центра разворота группу секций механизированной крепи демонтируют на время разворота, а поддержание кровли на этом участке производят индивидуальной призабойной и посадочной крепями. Количество демонтируемых секций не так велико (10—12), поэтому работы с ними занимают немного времени. Демонтаж на время разворота группы трудноуправляемых секций механизированной крепи и замена их индивидуальной крепью, отличающейся более высокой управляемостью и мобильностью, дают следующие преимущества: - нет необходимости правки в этой зоне секций механизированной крепи; - отпадает опасность их повреждения; - уменьшается вероятность вывалов; - в целом улучшается состояние пород кровли; - снижается трудоемкость работ по ликвидации последствий вывалов; - повышается безопасность ведения работ на данном участке. Плотность индивидуальной крепи устанавливается с учетом состояния кровли и величины горного давления. Характерным для схемы № 6 является невысокий объем подготовительных работ вследствие того, что каждая наклонная выработка используется при отработке двух выемочных столбов. Однако при такой технологии ведения горных работ увеличиваются затраты на поддержание наклонных выработок с одной или даже двух сторон в выработанном пространстве. Другими недостатками предлагаемой схемы разворота комплекса являются необходимость демонтажа перед разворотом и монтажа после разворота комплекса группы секций, а также применение ручного труда при установке индивидуальной крепи. Однако эти недостатки компенсируются той экономией, которая получается при успешном применении разворота механизированного комплекса. Подготовка участка при применении технологической схемы № осуществляется следующим образом. От полевого 1 и пластового откаточных и главного вентиляционного 3 штреков проводятся конвейерный бремсберг 4 и вентиляционный ходок 5, от которых нарезается лава 6. Параллельно главному вентиляционному штреку 3 проводится пластовый просек 7. При подходе лавы 6 к зоне разворота (узел А) индивидуальной крепью 8 заменяют ближайшие к центру разворота 10—15 секций механизированной крепи 9. Затем производят разворот, причем внешний фланг комплекса движется по обводной выработке 10.
Рассмотрим схемы транспортирования и вентиляции на примере отработки пары средних столбов. Доставка угля из очистного забоя 6 осуществляется по конвейерному бремсбергу 4, углеспускному скату 12, полевому откаточному штреку 1 и далее по нему уголь транспортируется к главному стволу.
Проветривание очистного забоя также не представляет особых затруднений. Свежая струя из полевого откаточного штрека 1 по заезду попадает в пластовый откаточный штрек 2. Отсюда свежий воздух по конвейерному бремсбергу 4 поступает в лаву 6. Исходящая струя на выходе из лавы подсвежается из вспомогательного бремсберга 5 и по обводной выработке 10 подается на пластовый просек и далее в вентиляционный штрек 3. Отсюда отработанная струя подается или к шурфу, или к вентиляционному стволу. Если очистные работы еще не подошли к зоне разворота очистного забоя, то исходящая из лавы . 6 струя по вентиляционному ходку 5 поступает непосредственно на вентиляционный штрек 3.
При отсутствии необходимости в подсвежении исходящей из лавы струи в период разворота обводная выработка по мере подвигания очистных работ погашается. Поддержание выработок со стороны выработанного пространства осуществляется с помощью деревянной костровой крепи или железобетонными тумбами 12. Как видно из приведенной схемы, четные столбы отрабатываются по восстанию, а нечетные — по падению. Поэтому предложенную схему нерационально применять как при высокой газоносности пласта (когда отработка столба по восстанию нецелесообразна из-за скопления метана в призабойной части), так и при сильной обводненности пласта и боковых пород (когда при отработке пласта столбами по падению будет наблюдаться повышенный приток воды в лаву из выработанного пространства).
По углу падения применение данной схемы, так же как и традиционной системы разработки с отработкой столбов по восстанию—падению, ограничивается 10—12.
Технологическая схема с разворотом лав на границе выемочного столба при отработке пласта Тройного (Мощного)
При определении данного параметра учитывается следующий факторы: 1. Пласты Тройной (Мощный) и Четвертый (Пятый) являются сближенными, а следовательно целики, оставляемые по нижележащим пластам Четвертому (Пятому), могут оказать отрицательное влияние на отработку выше расположенного пласта Тройного (Мощного).
Если не происходит разрушение целиков, они создают области повышенных напряжений по пласту Тройному (Мощному). Ведение горных работ в данных областях характеризуется повышенной вероятностью внезапных выбросов и горных ударов. Т.е. к числу основных требований, предъявляемых к целикам, оставляемым между штреками 4 и 5 (4" и 5"), относится исключение их влияния на выбросо и удароопасность пласта Тройного (Мощного). Выполнение данного требования достигается при ширине целика z меньше предельной ширины целика znp при снижении которой происходит его разрушение горным давлением. Определение значений предельной ширины целика znp в зависимости от горногеологических и горнотехнических условиях рассмотрено в разделе 4.4.
Следующий фактор, который необходимо учитывать при определении ширины целика, является устойчивость участковых штреков. Функцией целика является обеспечение устойчивости штрека 5 (рис. 4.3.) за счет уменьшения опускания пород кровли, т.е. целик должен быть не разрушаемый в период отработки участка. Определение предельной ширины целика по данному фактору рассмотрено в разделе 4.4.
Третьим фактором, оказывающим влияние на выбор ширины целика z, является устойчивость пород кровли и почвы в период разворота механизированного комплекса. При минимально возможной ширине целика (разворот в точке) в месте сопряжения лавы со штреком наблюдается резкое ухудшение состояния кровли и увеличение вывалов в призабойное пространство лавы. Это связано с эффектом «топтания» кровли. Увеличение ширины целика в сочетании с использованием предложенного способа разворота вокруг целика, рассмотренного в разделе 4.4, позволит резко уменьшить число циклов нагрузки и разгрузки вмещающих пород в пределах призабойного пространства лавы. Определение основных параметров рекомендуемой схемы разворота вокруг целика, а именно угла Р и шага прямолинейного движения w приведены в разделе 4.4. Для рассматриваемых условий угол (3 равен 15 (для пласта Четвертого) и 20 (для пласта Тройного), шаг прямолинейного движения со равен 0,63 м.
Схема проветривания лавы (лава №1, рис. 4.3.) до разворота. Основная свежая струя по ходку 2 поступает в рельсовый штрек 3, далее в лаву, из лавы по вент штреку 4 отводится к фланговому ходку 6. Подсвежатощая струя из ходка 2 по штрекам 10 и 4 поступает к точке подсвежения. Вентиляционный штрек 4 (4") за лавой служит только для отвода исходящей струи, нахождение людей в ней не предусматривается. Т.е. реализуется прямоточная схема проветривания выемочного участка с подсвежением исходящей струи из лавы на выработанное пространство.
В период разворота проветривание участка осуществляется по следующей схеме: ходок 2, фланговый штрек 12, фланговый ходок 6, рельсовый штрек 4\ обводные штреки 7 и 8, лава, вентиляционный штрек 4. Подсвежающая струя подается по штреку 5. После завершения разворота лавы (рис. 4.4.) происходит реверсирование основной свежей струи.
Свежая струя направляется по следующему пути: ходок 2, фланговый штрек 12, фланговый ходок 6, рельсовый штрек 5, лава. Подсвежающая струя подается по фланговому штреку 12, фланговому ходку 6 и вентиляционному штреку 4 и конвейерному штреку 5\ В этот период работы лавы выемочный участок так же проветривается по прямоточной схеме с подсвежением на выработанное пространство.
Схема транспортирования угля из лавы № 1 до разворота. Уголь из лавы (рис. 4.3.) поступает на скребковый конвейер, находящийся в вентиляционном штреке 4, и доставляется до просека где перегружателем грузится на ленточный конвейер, находящийся в конвейерном штреке 5, далее уголь перегружается на конвейер в панельном уклоне 1. Доставка материалов осуществляется по ходку 2 или фланговому ходку 6.
Режим проветривания и доставки сохраняется до прохождения обводных штреков. Транспорт угля меняется при параллельном положении линии очистного забоя к вентиляционному штреку. Уголь по скребковому конвейеру, расположенному в обводном штреке 8, доставляется до перегружателя на ленточный конвейер расположенный в конвейерном штреке 5\ Схема транспортирования угля после разворота следующая: уголь из лавы поступает на скребковый конвейер, находящийся в вентиляционном штреке 4\ и доставляется до просека где перегружателем грузится на ленточный конвейер находящийся в конвейерном штреке 5\ далее уголь перегружается на панельный конвейер, в уклоне 1. Доставка материалов осуществляется по ходку или фланговому ходку. Данная технологическая схема с использованием современного высокопроизводительного очистного оборудования позволяет повысить нагрузку на очистной забой до 2000 - 2200 т/сут (на прямолинейных участках). Для отработки столба по пласту Четвертому (Пятому) предлагается использовать добычной механизированный комплекс КМК 700/800. Очистной комплекс КМК 700/800 предназначен для выемки пластов по простиранию мощностью 1,2 - 3 м двумя типоразмерами крепи, с углами падения до 30, 10 по падению и восстанию, трудноуправляемой кровлей, в лавах до 200 м. Комплекс состоит из механизированной крепи КМ 700/800, комбайна типа 2ГШ68Б, КЮПМ, К88, РКУ10 или РКУ13, забойного конвейера типа «Анжера 26», крепей сопряжения, тракового кабелеукладчика КЦ, бесцепной системы подачи РКД. Секция крепи двух стоечная, поддерживающе-оградительная, с основанием катамаранного типа и электрогидравлической системой управления. Крепь снабжена дополнительными устройствами, обеспечивающими поперечную устойчивость секции и удержание забойного конвейера и фланговой секции от сползания, а также механизмом подъема основания при передвижке крепи. Основными преимуществами комплекса являются увеличенная раздвижность крепи, возможность работы на слабых почвах при высоком горном давлении.
