Подземная разработка угольных месторождений

1. Лекция 3. Подземная разработка угольных месторождений План лекции 1. Крепление горных выработок; 2. Способы проведения горных

выработок;
3. Деление шахтного поля на части и способы
подготовки;
4. Вскрытие шахтных полей.
Рекомендуемая литература

2. Крепление горных выработок

Горные породы в нетронутом массиве находятся
в состоянии напряженного равновесия.
При
ведении
горных
работ
равновесие
нарушается,
породы
вокруг
выработки
деформируются.
В
массиве
вокруг
горной
выработки
происходит
перераспределение
напряжений. Горные породы при этом сдвигаются в
сторону пройденной выработки. Эти сдвижения
являются проявлением горного давления.
При дальнейшем развитии этих сдвижений
начнется обрушение пород в выработку. Только в
крепких породах выработки длительно могут
сохранять устойчивость без обрушения.
Под горным давлением понимают силы в
породах, окружающих выработку, действующие на
крепь и массив горных пород.
2

3.

Чтобы не произошло обрушение пород, в горных
выработках необходимо возводить крепь. Крепь
воспринимает на себя давление горных пород.
Горная крепь — искусственное сооружение,
возводимое
для
предотвращения
обрушения
окружающих выработку горных пород, сохранения
необходимых размеров поперечного сечения и
рабочего состояния выработок. Совокупность работ
по ее возведению называют креплением горных
выработок.
По принципу работы горная крепь делится на
жесткую и податливую.
Жесткая крепь не имеет податливых узлов, ее
деформации в период эксплуатации не выходят за
пределы упругих.
Податливая крепь — крепь, имеющая узлы
податливости и сохраняющая благодаря им несущую
способность при значительных изменениях ее
размеров вследствие смещения пород.
3

4.

Крепежная деревянная рама:
неполная рама (а), полная рама (б). усиленная рама (в,г).
Форма рамы: трапециевидная (а, б, в, г), прямоугольная
(е), неправильная трапеция (д). При устойчивых боковых
породах применяют потолочную (бесстоечную) крепь (ж) верхняк, уложенный в лунки в боках выработки.
4

5.

Рамы устанавливают:
- вплотную одна к другой (сплошная рамная
крепь);
- вразбежку на расстоянии 0.5...1.2 м одна от
другой с затяжкой кровли и боков выработки
обаполами или досками.
1 – верхняк; 2 – клинья; 3 – стойка; 4 – затяжка.
5

6.

Деревянная крепь в выработках с углами наклона до 10°
практически не отличается от крепи горизонтальных
выработок.
В выработках с углом наклона до 20° распорки между
соседними рамами устанавливают у кровли (а), при углах
наклона более 20° — у кровли и почвы выработки (б).
Выработки с углом наклона более 30° крепят полными
крепежными рамами, между верхняками и лежнями
соседних рам устанавливают распорки (в).
Выработки с углом наклона более 45° крепят венцовой
крепью
с
опорными
венцами.
Опорные
венцы
устанавливают через каждые 3..5 м (г). .
6

7.

Наиболее широко для крепления горных
выработок применяют металлическую крепь, так
как она:
прочна;
долговечна;
требует меньше затрат на ремонт;
пригодна для повторного использования.
По
форме
металлическая
крепь
подразделяется на:
трапециевидную;
арочную;
кольцевую.
Она может быть:
жесткой;
податливой.
7

8.

Жесткая рамная
трапециевидная крепь
изготавливается из
двутавровых балок или
рельсов.
Применяется в
горизонтальных и
наклонных выработках (до
30°) вне зоны влияния
очистных работ.
Существует несколько
конструкций
металлической
трапециевидной
податливой крепи,
изготавливаемой из
спецпрофиля СВП
8

9.

Арочные податливые крепи из шахтного
спецпрофиля
СВП
получили
наибольшее
распространение из металлических крепей горных
выработок.
Арочные крепи состоят из:
отдельных рам, устанавливаемых в выработках
на расстоянии 0,5..1,0 м одна от другой;
межрамных стяжек (соединений);
железобетонных, деревянных или металлических
решетчатых затяжек, укладываемых за крепь для
перекрытия в пролетах между рамами.
Применяются трех- и пятизвенные арочные крепи
из спецпрофиля.
Трехзвенная арочная крепь состоит из трех
элементов:
двух боковых стоек;
9
верхнего сегмента (верхняка).

10. Арочная податливая крепь

1 — стойка; 2 — верхний сегмент; 3 — хомут;
4 — планка с гайками; 5 — стяжки
10

11. Металлическая кольцевая крепь

При значительном всестороннем давлении или пучащих
породах почвы и продолжительном сроке службы выработки
для крепления выработок применяется кольцевая крепь:
жесткая (а);
шарнирная (б);
податливая (в).
11

12.

Монолитную бетонную
крепь применяют в
основном для крепления
капитальных горных
выработок, имеющих
большой срок службы и
находящихся вне зоны
влияния очистных работдля крепления выработок
околоствольных дворов,
камер, узлов сопряжений
капитальных выработок,
наклонных и вертикальных
стволов.
В качестве основной формы крепи горизонтальных
выработок принимают сводчатую с вертикальными
стенками.
12

13.

Сборную железобетонную крепь применяют
для капитальных горных выработок с большим
сроком
службы,
находящихся
в
зонах
с
установившимся горным давлением.
а — трапециевидная; б — сплошная арочная из
тюбингов
13

14.

Анкерная
(штанговая) крепь
представляет собой
стержни (анкеры),
закрепляемые
различными
способами в
скважинах (шпурах),
пробуренных в
определенном порядке
в породах кровли и
боков выработки.
14

15. Способы проведения горных выработок

Под способом проведения горной выработки
понимают
совокупность
производственных
процессов,
выполняемых
в
необходимой
последовательности
для
образования
и
сохранения полости в массиве горных пород
определенного
поперечного
сечения
и
протяженности.
В зависимости от физическо-механических
свойств горных пород применяют способы
проведения: буровзрывной; комбайновый.
Прочность горных пород определяет границу
между комбайновым и буровзрывным способами,
диктует выбор подавляющего большинства
проходческих машин и механизмов — бурильных
установок, погрузочных машин, средств доставки
и транспорта горной массы.
15

16.

Наиболее распространенным в горнорудной
промышленности
является
буровзрывной
способ проведения выработок, при котором
массив разрушается с помощью зарядов
взрывчатого вещества (ВВ), размещаемых в
шпурах или скважинах.
При этом в состав работ по проведению горной
выработки входят отдельные последовательно
или параллельно выполняемые операции:
бурение и заряжание шпуров;
взрывание шпуровых зарядов;
проветривание
и
приведение
забоя
в
безопасное состояние;
погрузка и транспортирование горной массы;
возведение постоянной крепи;
вспомогательные работы.
16

17.

Бурение шпуров производится ручными
колонковыми бурильными машинами
бурильными установками
Колонковая бурильная машина
и
и
17

18.

Бурение шпуров производится ручными
колонковыми бурильными машинами
бурильными установками
и
и
Самоходная бурильная установка
18

19.

Взрывчатое
вещество
со
средствами
инициирования размещаются в комплекте шпуров,
которые располагаются в забое в соответствии с
паспортом буровзрывных работ
Паспорт буровзрывных работ
19

20.

Погрузка отбитой взрывом горной массы может
осуществляться
погрузочными
машинами
периодического (ковшовые) или непрерывного
(с загребающими лапами) действия.
Ковшовая погрузочная машина ступенчатой погрузки 1ППН5
20

21.

Погрузка отбитой взрывом горной массы может
осуществляться
погрузочными
машинами
периодического (ковшовые) или непрерывного
(с загребающими лапами) действия.
Погрузочная машина непрерывного действия
21

22.

Проведение горных выработок с применением
буровзрывных работ характеризуется:
многооперационностью;
способствует
загрязнению
рудничной
атмосферы;
нарушению устойчивости горных пород.
Погрузка породы машиной непрерывного
действия в состав вагонеток:
1 - машина ПНБ-ЗД; 2 - перегружатель;
3 - вагонетка; 4 — электровоз
22

23.

Проведение горизонтальных и слабонаклонных
выработок
по
углю
и
мягким
породам
осуществляется
с
помощью
проходческих
комбайнов.
Проходческий
комбайн
—
это
комбинированная
горная
машина,
предназначенная для проведения выработок,
производящая отделение угля или породы от
массива и погрузку их на транспортные средства.
В качестве транспортных средств могут быть
использованы
конвейеры
или
рудничные
вагонетки.
По способу обработки забоя комбайны бывают:
буровые (роторные)
избирательного действия со стреловидным
исполнительным
органом.
23

24.

У комбайна бурового действия роторный
исполнительный орган разрушает породу
шарошками
одновременно
по
всей
площади забоя.
24

25.

Наибольшее
распространение
получили
комбайны
избирательного
действия
со
стреловидными исполнительными органами,
который обрабатывает забой отдельными
участками в определенной последовательности.
25

26.

1- проходческий комбайн, 2 – перегружатель, 3 - состав
вагонеток
26

27.

1- проходческий комбайн, 2 – перегружатель,
4 - скребковый конвейер, 5 - ленточный конвейер
27

28.

При
комбайновом
способе
проведения
выработок совмещается процесс отбойки и
погрузки горной массы.
Использование
проходческих
комбайнов
позволяет:
в 3..5 раз повысить скорость проведения
подготовительных выработок;
в 2..3 раза увеличить производительность
труда;
до 50..60 % снизить стоимость проходки;
улучшить безопасность работ за счет
исключения буровзрывных работ.
Выработки, проведенные комбайнами:
имеют большую устойчивость;
требуют меньших затрат на их поддержание.
28

29. Деление шахтного поля на части и способы подготовки

В целях удобства и обеспечения планомерной
отработки
шахтное
поле
разделяют
на:
выемочные горизонты; крылья; этажи; панели;
выемочные поля; ярусы; полосы.
По падению шахтное поле разделяют
горизонтальными плоскостями на выемочные
горизонты. Транспортный горизонт — это
комплекс вскрывающих и подготавливающих
выработок и выработок околоствольного двора,
располагаемых на одном уровне и служащих для
транспортирования угля к стволу (штольне), а
также материалов и оборудования от ствола
(штольни).
29

30.

В условиях пологого
падения шахта
может иметь один
транспортный
горизонт. При этом
шахтное поле
делится на две части
(выемочные
горизонты) —
бремсберговую (I) и
уклонную (II), в
пределах которых
уголь поступает на
транспортный
горизонт
соответственно
сверху вниз или
снизу вверх.
30

31.

При
наличии
нескольких
транспортных
горизонтов отдельные из них могут иметь только
бремсберговую часть, а другие бремсберговую и
уклонную части.
Выемочный горизонт — часть шахтного
поля, ограниченная по простиранию границами
шахтного поля, а по падению смежными
транспортными горизонтами или границей
шахтного поля и транспортным горизонтом.
Высота выемочного горизонта по вертикали
равна разности отметок смежных транспортных
горизонтов или отметок транспортного горизонта
и верхней или нижней границей шахтного поля.
На пологих пластах наклонную высоту
бремсберговой или уклонной части принимают
равной 1000—1200 м.
31

32.

По простиранию шахтное
поле делят на крылья.
Крыло
—
часть
шахтного
поля,
расположенная по одну
сторону
от
главного
ствола или какой-либо
другой
вскрывающей
выработки.
Шахтные поля бывают
двукрылые
и
однокрылые.
Если
главный
ствол
расположен в центре
шахтного
поля
по
простиранию, то такое
шахтное поле является
двукрылым.
32

33.

Наиболее
распространены
двукрылые
шахтные поля, так как по сравнению с
однокрылыми снижаются затраты на:
транспорт полезного ископаемого;
поддержание горных выработок;
проветривание.
Как правило, угольные пласты в крыльях
разрабатывают одновременно.
Однокрылые шахтные поля обусловлены
особым рельефом поверхности или наличием
наземных объектов, исключающих возможность
заложения главного ствола посередине шахтного
поля.
33

34.

Если шахтное поле делят на этажи, то способ
подготовки шахтного поля называется этажным.
Этаж — часть пласта, вытянутая по
простиранию и ограниченная по падению и
восстанию этажными откаточным и
вентиляционным штреками.
Расстояние
между
верхней
и
нижней
границами этажа по падению называется
наклонной высотой этажа, расстояние по
вертикали — вертикальной высотой этажа.
Следовательно,
hЭ = hВ/sinα
где hЭ — наклонная высота этажа, м;
hВ — вертикальная высота этажа, м;
α — угол падения пласта, град.
34

35.

При пологом и наклонном залегании пластов в
пределах
выемочного
горизонта
может
размещаться несколько этажей.
При крутонаклонном и крутом залегании
каждый этаж имеет свой транспортный горизонт.
Отличительным признаком этажа на пологих
наклонных
пластах
является
наличие
капитального бремсберга (уклона) и этажных
штреков, проводимых от этого бремсберга
(уклона).
35

36.

Деление на этажи применяют при углах
падения более 12°, а на крутых и крутонаклонных
пластах — только на этажи.
Этаж может быть разделен подэтажными
(промежуточными) штреками на подэтажи.
Деление
на
подэтажи
применяется
при
необходимости увеличить число работающих
очистных забоев. В этом случае для транспорта
угля
с
верхнего
подэтажа
возникает
необходимость
проведения
участковых
бремсбергов (уклонов) или скатов в зависимости
от угла падения пластов.
По простиранию этаж может делиться на более
мелкие части — выемочные поля.
36

37.

Деление шахтного поля на этажи:
1 - главный ствол; 2 - вентиляционный ствол; 3 - главный
откаточный штрек; 4 - бремсберг; 5 - уклон; 6 - выемочное
поле; 7 - выемочный столб; 8 - этажный откаточный штрек;
9 - этажный вентиляционный штрек;
I-VI - последовательность отработки этажей
37

38.

На пологих пластах выемочный горизонт по
простиранию делят на панели и способ подготовки
шахтного поля называется панельным.
Панель — часть пласта, ограниченная по
падению границей шахтного поля и транспортным
горизонтом или двумя смежными транспортными
горизонтами, а по простиранию — границей
шахтного поля и условной границей с другой
панелью или двумя такими границами.
Каждая панель обслуживается самостоятельными
транспортными и вспомогательными наклонными
выработками.
Эти
выработки
называют
панельными.
Если уголь в пределах панели транспортируют
сверху вниз, то такая панель называется
бремсберговой, если снизу вверх — уклонной.
Бремсберги и уклоны соответственно называют
панельными.
38

39.

Панель может быть двукрылой (двусторонней) и
однокрылой (односторонней). Размер двусторонней
панели по простиранию составляет 2500—3000 м и
имеет тенденцию к увеличению.
Панели по падению делят на более мелкие части
— ярусы.
Ярус — одновременно разрабатываемая часть
панели. Он ограничен по простиранию границами
панели, а по падению ярусными конвейерным и
вентиляционным штреками. Иногда ярус делят на
подъярусы.
Деление на панели применяют при больших
размерах шахтного поля по простиранию и большой
производственной мощности шахты.
При делении шахтного поля на этажи и панели
очистные забои, как правило, располагаются по
падению, а перемещаются по простиранию пласта.
39

40.

Деление шахтного поля на панели:
1 - главный ствол; 2 - вентиляционный ствол; 3 - главный
откаточный штрек; 4 – панельный бремсберг; 5 - ярусный
откаточный штрек;6 - ярусный вентиляционный штрек; 7 монтажная камера; 8 - ярусы;
I-VI - последовательность отработки панелей.
40

41.

На пластах с углами падения до 10—12° и
значительных размерах шахтного поля по
падению (более 2500..3000 м) выемочные
горизонты делят на столбы, вытянутые по
падению или восстанию. Такой способ подготоки
шахтного поля называется погоризонтным.
В этом случае очистной забой располагается
по простиранию, а перемещается по падению
или восстанию пласта.
41

42.

Деление шахтного поля на столбы вытянутые по
восстанию или падению :
1 - главный ствол; 2 - вентиляционный ствол; 3 - главный
откаточный штрек; 4 – транспортный и вентиляционный
бремсберги;
I-XVIII - последовательность отработки столбов.
42

43.

Отработка этажей в шахтном поле и ярусов в
панели,
как
правило,
осуществляться
в
нисходящем (сверху вниз) порядке.
В отдельных случаях при согласовании с
органами
госгортехнадзора
применяют
восходящий порядок отработки, например при
большом водопритоке и на негазовых шахтах.
Этажи в шахтном поле или ярусы в панели
можно отрабатывать прямым или обратным
ходом.
Если отработка ведется в направлении от ствола
или от центра панели к границам шахтного поля
или панели по простиранию, то это прямой
порядок
отработки,
в
противоположном
направлении — обратный.
При обратном порядке отработки должны быть
предварительно пройдены все подготовительные
43
выработки.

44.

Прямой порядок отработки этажа
44

45.

Обратный порядок отработки этажа
45

46.

Прямой порядок отработки по сравнению с обратным имеет
следующие преимущества:
более короткий срок подготовки очистных забоев;
отсутствие предварительных затрат на проведение
штреков значительной протяженности.
Достоинства обратного порядка отработки заключаются в
следующем:
снижаются затраты на поддержание этажных или ярусных
штреков;
возможно
устранение утечек через выработанное
пространство свежей струи воздуха;
достигается
независимость
очистных
работ
от
подготовительных;
осуществляется доразведка условий залегания угольного
пласта;
осуществляется частичная дегазация угольного пласта.
Выемочные поля этажей могут отрабатываться прямым и
обратным ходом. Преобладает прямой порядок отработки
выемочных полей, а в пределах выемочного поля —
46
обратный.

47.

Панели в бремсберговой части отрабатывают
последовательно от ствола к границам по
простиранию. Это позволяет уменьшить объем
работ по проведению главных штреков при
подготовке первых панелей.
47

48.

Панели
в
уклонной
части
целесообразно
отрабатывать в обратном направлении, то есть от
границ шахтного поля, погашая при этом главные
штреки.
Отработка ярусов в панели осуществляется, как
правило, обратным ходом.
48

49.

При погоризонтной подготовке выемочные столбы
бремсберговой части отрабатываются
последовательно от центра шахтного поля к его
границам.
Отработка выемочных столбов в уклонной части
производится в той же последовательности, что и
49
в бремсберговой.

50. Вскрытие шахтных полей

Вскрытием
называют
обеспечение
доступа
с
поверхности земли к месторождению или его части путем
проведения горных выработок для создания условий
подготовки полезного ископаемого к выемке.
Главная цель вскрытия месторождения и его подготовки
заключается в создании связей между очистными забоями и
пунктом приема его на поверхности.
Эти связи нужны
для:
транспортирования горной массы от очистного забоя до
поверхности земли;
доставки материалов и оборудования к очистным и
подготовительным забоям;
перевозки людей к рабочим местам и обратно;
сбора воды в шахте и откачки ее на поверхность;
подачи свежего воздуха к очистным и подготовительным
забоям и отвода загрязненного воздуха на поверхность и пр.
50

51.

Вскрывающие выработки, обеспечивающие
доступ к полезному ископаемому с поверхности,
подразделяются на основные и дополнительные.
К основным вскрывающим выработкам
относят те, которые имеют непосредственный
выход на земную поверхность:
вертикальные
стволы;
наклонные
стволы;
штольни; шурфы.
Главными
называются
основные
вскрывающие
выработки,
по
которым
осуществляется выдача полезного ископаемого
на поверхность.
Вспомогательные
вскрывающие
выработки
предназначенные
для
спускаподъема людей, материалов и оборудования,
вентиляции и др.
51

52.

Дополнительные вскрывающие выработки не
имеют непосредственного выхода на земную
поверхность. К ним относятся: квершлаги;
гезенки; слепые стволы; капитальные бремсберги
и уклоны.
Вертикальные стволы как вскрывающие
выработки имеют следующие преимущества:
большое сечение, что обеспечивает подачу в
шахту необходимого количества воздуха;
меньшие
затраты
на
поддержание
и
обслуживание;
возможность совмещения в стволе различных
операций.
Основные недостатки вертикальных стволов:
большие затраты на проходку;
цикличность подъемных операций;
сложность процесса углубки.
52

53.

Наклонные стволы при вскрытии проводят:
по пласту; по пустым породам в лежачем боку свиты;
иногда по вмещающим породам под углом к
напластованию.
Обычно стволы проводят под углом наклона,
обеспечивающим
транспортирование
угля
на
о
поверхность конвейерами (не более 18 ).
Наклонные стволы, оборудованные конвейерами:
обеспечивают поточный транспорт угля от забоя
до поверхности;
характеризуются
большой
пропускной
способностью,
лимитируемой
только
производительностью конвейера.
К недостаткам наклонных стволов следует
отнести:
большую их протяженность;
трудоемкость
проходки в сложных горногеологических условиях;
большие
по сравнению с вертикальными
53
стволами затраты на поддержание.

54.

Вскрытие штольнями является наиболее простым
и экономичным способом, но может применяться
только в гористой местности.
Дополнительные
вскрывающие
выработки
подразделяются на:
капитальные – служат весь срок отработки
запасов шахтного поля;
горизонтные – служат в течение времени
отработки запасов горизонта при пологом падении
пластов;
этажные – служат в течение времени отработки
запасов одного этажа при крутом падении пластов.
Наиболее
распространенной
дополнительной
вскрывающей выработкой является квершлаг.
С точки зрения вскрытия различают квершлаги:
54
капитальные; горизонтные; этажные.

55.

При вскрытии вертикальными стволами различают
следующие
схемы
взаимного
расположения
воздухоподающего (1) и воздуховыдающего (2) стволов в
шахтном поле: центрально-сдвоенное (а), центральноотнесенное (б), комбинированное (в), диагональное (г) и
фланговое (д).
Их взаимное расположение определяет схему вентиляции
шахты.
55

56.

При
центрально-сдвоенном
и
центральноотнесенном расположении стволов в шахтном поле в
качестве воздухоподающего ствола используется
вспомогательный
ствол,
а
в
качестве
воздуховыдающего – главный.
При комбинированном расположении стволов в
шахтном поле дополнительно для выдачи воздуха
проводят вентиляционный ствол.
Эти три схемы определяют центральную систему
проветривания. Ее недостатком является непрерывное
изменение
суммарной
длины
проветриваемых
выработок по мере ведения горных работ:
Характер
изменения
суммарной
длины
проветриваемых выработок зависит от направления
развития работ: при прямом порядке частей шахтного
поля она увеличивается; при обратном порядке
отработки - уменьшается.
56

57.

Диагональное
и
фланговое
схемы
расположения
стволов
предопределяют
фланговую схему проветривания.
При
фланговой
схеме
проветривания
суммарная длина проветриваемых выработок
постоянна.
На большинстве современных угольных шахт с
вертикальными
стволами
применяют
диагональное или фланговое расположение.
На отдельных крупных шахтах проводят 5 и
более стволов различного функционального
назначения.
Площадь поперечного сечения главного ствола
зависит от числа и габаритов размещенных в нем
подъемных сосудов (скипов).
Площадь
поперечного
сечения
воздухоподающего (вспомогательного) ствола
зависит от количества подаваемого в шахту
воздуха.
57

58.

Способ
вскрытия
—
качественная
характеристика шахты, отражающая вид и
взаимное
расположения
главных
и
вспомогательных вскрывающих выработок,
проводимых для создания доступа с
поверхности земли к шахтному полю или к
его части.
58

59.

Способы вскрытия различаются:
по типу основной вскрывающей выработки:
- вертикальными стволами;
- наклонными стволами;
- штольнями;
- комбинированный, представляющий сочетание
нескольких способов;
по числу транспортных горизонтов:
- одногоризонтные;
- многогоризонтные;
по типу дополнительных вскрывающих выработок:
- без дополнительных вскрывающих выработок;
- с квершлагами (капитальными, горизонтными,
этажными);
- с гезенками (капитальным и этажным);
- со слепыми стволами.
59

60.

На выбор способов вскрытия оказывают влияние
следующие факторы:
размеры шахтного поля;
угол падения, мощность и число пластов в
шахтном
поле,
расстояние между пластами;
мощность наносов, рельеф поверхности и глубина
разработки;
нарушенность
месторождения
и
свойства
вмещающих пород;
газоносность,
выбросои
удароопасность
угольных пластов, обводненность месторождения и
склонность угля к самовозгоранию;
производственная мощность и срок службы
шахты, уровень развития горнодобывающей техники,
надежность вентиляции и др.
60

61.

Основными требованиями при выборе способа
вскрытия являются:
- минимальный объем вскрывающих горных
выработок и
минимальные первоначальные
капитальные затраты на строительство шахты;
- обеспечение производственной мощности шахты
при максимально
возможных нагрузках на
очистной забой и на пласт при ограниченном числе
одновременно разрабатываемых пластов;
- концентрация
грузопотоков
и
применение
преимущественно конвейерного транспорта;
- сокращение
протяженности поддерживаемых
горных выработок;
- возможность периодического обновления горного
хозяйства шахты за счет реконструкции;
- эффективное проветривание горных выработок
при полном
соблюдении правил безопасности61 и
охраны труда.

62.

Вскрытие одиночных пластов
При наличии в шахтном поле одного пласта
применяют
вскрытие
без
дополнительных
вскрывающих выработок, ограничиваясь проходкой
только
шахтных
стволов.
На
горизонте
околоствольного
двора
откаточным
штреком
шахтное поле по падению разделено на две части:
бремсберговую и уклонную.
1 - главный ствол; 2 - вспомогательный ствол; 3 - шурф;
4 - панельные бремсберги с ходками; 5 - околоствольный
62
двор; 6 - откаточный штрек; 7 - уклонная часть

63.

Уголь от очистного
забоя по
конвейерному штреку
поступает на
панельный
бремсберг, затем на
откаточный штрек,
далее — к
околоствольному
двору.
По главному стволу
уголь в скипах
выдается на
поверхность.
Из уклонной части
уголь выдается на
откаточный горизонт
по панельному
уклону.
63

64.

Свежий воздух в шахту
поступает по
вспомогательному
стволу, затем по
откаточному штреку,
панельным ходокам,
ярусному конвейерному
штреку поступает в
очистной забой.
Исходящая струя от
забоя по
вентиляционному
ярусному штреку
поступает на один из
ходков бремсберга, а
затем по шурфу на
поверхность.
64

65.

Вскрытие одиночных пластов
Наиболее простым для одиночного пологого
пласта является вскрытие наклонными стволами.
Обычно по пласту полезного ископаемого проходят
несколько параллельных друг другу стволов: один
из них является главным, остальные —
вспомогательными.
При таком вскрытии шахтного поля пласт делят
на этажи. Стволы проходят до отметки первого
этажа. После этого начинаются подготовительные
работы в этаже.
Отработка крыльев шахтного поля может
осуществляться как прямым, так и обратным
ходом.
До окончания очистных работ в первом этаже
осуществляют проходку стволов до отметки
второго этажа, где вновь осуществляют подготовку
65
очистных забоев.

66.

1,3 — вспомогательные стволы; 2 — главный ствол;
4 — этажный вентиляционный штрек; 5 — просек;
6 — этажный откаточный штрек; 7—околоствольный двор
66

67.

Свежая струя воздуха по одному из стволов
поступает в околоствольный двор, где разделяется
на оба крыла шахтного поля. Из откаточных
(конвейерных) штреков воздух направляется в
очистные забои, далее через вентиляционный
штрек и ствол на поверхность.
Вскрытие наклонными стволами:
требует меньших капитальных затрат, чем
вскрытие вертикальными стволами;
позволяет быстрее начать очистные работы;
осуществить полную конвейеризацию транспорта
полезного ископаемого от очистного забоя до
поверхности.
Этот способ вскрытия целесообразно применять
при освоении месторождений с пологими или
наклонными пластами, залегающими близко к
поверхности - при мощности наносов 20..30 м.
67

68.

Вскрытие свиты пологих пластов
вертикальными стволами
Наиболее
распространенным
на
пологих
пластах является одногоризонтное вскрытие
вертикальными
стволами
с
капитальным
квершлагом.
При этом шахтное поле по падению делится на
две части — бремсберговую и уклонную.
Стволы
(главный
и
вспомогательный),
располагаемые на одной общей промплощадке,
проходят
до
отметки
горизонта,
а
непосредственное
вскрытие
пластов
осуществляется
капитальным
квершлагом,
проведенным от околоствольного двора.
Сначала отрабатывают пласты бремсберговой
части, затем — уклонной.
Пласты могут быть разделены как на панели,
так и на этажи.
68

69.

Вскрытие вертикальными стволами и капитальным
квершлагом:
1 — главный ствол; 2 — вспомогательный ствол;
3—капитальный квершлаг; 4—главный штрек; 5—шурф
69

70.

Вскрытие вертикальными стволами и
капитальным квершлагом
1 - главный
ствол;
2вспомогательны
й ствол;
3 - капитальный
квершлаг;
4 - полевой
откаточный
штрек;
5 - бремсберг;
6 - этажный
откаточный
штрек;
7вентиляционный
штрек
70

71.

Схема
вскрытия
вертикальными
стволами
с
капитальным квершлагом применяется преимущественно
на пологих пластах и размерах шахтного поля по падению
до 2..2,5 км. При очень пологих пластах (до 8°), когда
горизонтальные
квершлаги
становятся
слишком
длинными, их заменяют гезенками.
Достоинствами вскрытия вертикальными стволами с
капитальным квершлагом являются:
его простота;
большой срок службы транспортного горизонта;
отсутствие необходимости углубки стволов во время
эксплуатации
шахты.
Недостатквми этой схемы вскрытия являются:
наличие
уклонной
ступени,
осложняющее
ее
проветривание
и
транспортное обслуживание;
необходимость участкового водоотлива в уклонах;
утечки воздуха между уклоном и ходками.
71

72.

Если при пологих углах залегания пластов размеры
шахтного поля по падению составляют 2,5..4 км, то
осуществляют вскрытие вертикальными стволами с
погоризонтныни квершлагами.
При этом шахтное поле делят по падению на
несколько горизонтов путем последовательной углубки
стволов и проведения на каждом горизонте
погоризонтных
квершлагов.
Сначала стволы проходят до отметки первого
горизонта, на котором пласты непосредственно
вскрывают квершлагом. На него отрабатывают запасы
бремсберговой части в том же порядке, как и в
предыдущей схеме.
По мере отработки запасов стволы углубляют до
отметки второго горизонта, где вновь проходят
горизонтный квершлаг.
При отработке запасов второго горизонта квершлаг
первого горизонта является вентиляционным.
72

73.

Вскрытие вертикальными стволами и погоризонтными
квершлагами:
1 — главный ствол; 2 — вспомогательный ствол;
3 — погоризонтный квершлаг 1-го горизонта; 4 — главный
штрек; 5 — погоризонтный квершлаг 2-го горизонта;
6 — вентиляционные шурфы.
73

74.

По сравнению с одногоризонтной схемой
вскрытие
вертикальными
стволами
с
погоризонтными квершлагами имеет следующие
достоинства:
возможность
отработки
запасов
бремсберговыми полями;
проще схема проветривания;
возможность обновления горного хозяйства
шахты при переходе на новый горизонт.
Недостатки схемы вскрытия вертикальными
стволами с погоризонтными квершлагами:
меньший
срок
службы
транспортного
горизонта;
необходимость углубки шахтных стволов и
замены подъемных машин;
увеличение капитальных затрат.
74

75.

Вскрытие крутонаклонных и крутых пластов
При наличии в шахтном поле крутонаклонных и
крутых пластов применяют вскрытие вертикальными
стволами с этажными квершлагами.
Стволы во избежание потерь угля в охранных
целиках под промплощадкой располагают в лежачем
боку свиты. В этом случае стволы не будут
подвергаться деформациям под влиянием очистных
работ.
При этой схеме вскрытие запасов угля проводится
через 100—120 м по вертикали. Стволы проходят до
отметки транспортного горизонта первого этажа, где
сооружается околоствольный двор.
От околоствольного двора проводят этажный
квершлаг, обеспечивающий доступ к угольным
пластам.По мере отработки первого этажа стволы
углубляют до второго горизонта и так далее.
75

76.

Вскрытие крутых пластов вертикальными
стволами и этажными квершлагами
1 и 2 – стволы; 3 и 4 - откаточный и вентиляционный
квершлаги; 5 и 6 - откаточный и вентиляционный штреки;
7 - разрезные печи
76

77.

Уголь из очистных забоев поступает на откаточный
штрек, затем рельсовым транспортом или конвейерами
транспортируется к околоствольному двору, откуда по
скиповому стволу выдается на поверхность.
Свежий
воздух
поступает
в
шахту
по
вспомогательному стволу в околоствольный двор и
далее по этажному откаточному квершлагу. Здесь
воздух распределяется по пластам и по откаточному
штреку каждого пласта доходит до очистных забоев.
Исходящая струя из лав пластов по пластовым
вентиляционным
штрекам
поступает
к
вентиляционному квершлагу, по которому следует в
околоствольный двор и через скиповой ствол выдается
на поверхность.
При отработке нижележащего этажа бывшие
откаточные этажные штреки и откаточный этажный
квершлаг
вышележащего
этажа
становятся
соответственно вентиляционными этажными штреками
и вентиляционным этажным квершлагом.
77

78.

Достоинствами
вскрытия
вертикальными
стволами и этажными квершлагами являются:
простая схема транспорта;
простая схема проветривания.
К
недостаткам
вскрытия
вертикальными
стволами и этажными квершлагами следует
отнести:
небольшой срок службы этажа;
необходимость частой углубки стволов;
оборудование околоствольных дворов на
каждом горизонте и др.
78

79.

Вскрытие штольнями применяют в гористой
местности, когда вскрытие вертикальными или
наклонными стволами технически невозможно
или экономически нецелесообразно.
В зависимости от условий расположения
промплощадки и удобства прокладки подъездных
путей штольни могут быть пройдены как вкрест
простирания, так и с фланга залежи полезного
ископаемого.
Устье штольни должно находиться выше
возможного максимального уровня паводковых
вод.
Вскрытие штольнями может применяться при
любых углах падения пластов.
При пологом залегании пластов отработка
запасов на штольневом горизонте может
осуществляться бремсберговыми и уклонными
полями.
79

80.

Вскрытие штольней пологих и крутых пластов
80

81.

Свежий воздух в шахту поступает по главной
штольне.
Исходящая струя из шахты выдается по
шурфам или вентиляционной штольне.
Достоинства вскрытия штольнями по сравнению
со стволами:
проще схемы транспортирования грузов;
простая схема водоотлива;
отсутствует подъем;
простая схема поверхностного комплекса.
81

82.

Комбинированное вскрытие
Наличие в шахтном поле одного типа главной
вскрывающей выработки в некоторых условиях не
позволяет достичь ожидаемого технологического и
экономического
эффекта.
Иногда
возникает
необходимость
осуществлять
комбинацию
рассмотренных выше схем вскрытия.
Комбинированное вскрытие представляет собой
наличие разного типа основных вскрывающих
выработок:
вертикальный и наклонный стволы;
штольня и вертикальный ствол;
штольня с наклонными стволами и др.
В качестве главной вскрывающей выработки
чаще используется наклонный ствол, в качестве
вспомогательной
— вертикальный. Главный
наклонный ствол оборудуют мощным ленточным
82
конвейером.

83.

Комбинированное
вскрытие,
включающее
главный
наклонный и вспомогательный вертикальный стволы,
позволяет осуществить конвейерный транспорт полезного
ископаемого от забоя до поверхности. Наличие
вертикального вспомогательного и вентиляционного
стволов
обеспечивает
надежную
вентиляцию
и
вспомогательный транспорт для спуска-подъема людей,
доставки материалов и оборудования и др.
83

84. Задание на СРС

Крепление горных выработок
• деревянное крепление;
• металлическое крепление;
• анкерное крепление;
• бетонное и железобетонное крепление;
• смешанное крепление;
Способы проведения горных выработок
• буровзрывной способ проведения;
• основные операции;
• способы механизации основных операций;
• комбайновый способ проведения выработок;
• типы комбайнов и их отличие;
• технологическая схема проведения с
применением комбана.
84

85. Рекомендуемая литература

Основная
1. Егоров П.В. и др. Основы горного дела: Учебник для
вузов. – М.: Из-во МГГУ, 2006.
2. Городниченко В.И., Дмитриев А.П. Основы горного
дела: Учебник для вузов. – М.: Из-во МГГУ, 2008.
3. Ломоносов Г.Г. Производственные процессы
подземной разработки рудных месторождений: Учебник
для вузов. – М.: Из-во МГГУ, 2011.
4. Килячков А.П. Технология горного производства:
Учеб. для вузов.— 4-е изд., перераб. и доп.—М.: Недра,
1992.
5. Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, механизация
и организация открытых горных работ: Учебник для вузов.
– М.: Изд-во МГГУ, 1992.
85

86.

Дополнительная
6. Агошков М.И., Малахов Г.М. Технология и комплексная
механизация подземной разработки рудных месторождений.
М.: Недра, 1983.
7. Машины и оборудование для угольных шахт.
Справочник. Под ред. Хорина В.Н. М.: Недра, 1987.
8. Правила безопасности в угольных шахтах РК. Алматы,
2000.
9. Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при
разработке рудных месторождений. М.: Недра, 1979.
10. Чирков А.С. Добыча и переработка строительных
горных пород: Учебник для вузов. – М.: Из-во МГГУ, 2009.
11. Пучков Л.А. и др. Геотехнологические способы
разработки месторождений: Учебник для вузов. – М.: Из-во
Горная книга, 2006.
12. Авдохин В.М. Основы обогащения полезных
ископаемых: Учебник для вузов: В 2 т. – М.: Из-во МГГУ,
2006.
13. Открытые горные работы. Справочник – М.: Горное
бюро, 1994.
86