1. Підземна виробка 1 Розкриття і підготовка шахтних полів Підготовка шахтного поля
 Скачать 3.47 Mb.
|
 1. Підземна виробка 1) Розкриття і підготовка шахтних полів Підготовка шахтного поля – проведення гірничих виробок після розкриття шахтного поля з метою поділу його на частини, зручні для розміщення в них очисних вибоїв. Основне призначення підготовки шахтного поля – створення технологічних, транспортних і вентиляційних зв’язків між очисними вибоями та розкривними виробками. Спосіб підготовки шахтного поля розуміється не тільки поділ шахтопласта системою підготовчих виробок на менші частини. Ця система підготовчих виробок може обслуговувати один або декілька пластів, що розробляються. За цією ознакою розрізняють індивідуальний та груповий (коли розробка двох і більше пластів ведеться на одну систему підготовчих виробок) способи підготовки. В останньому випадку немає необхідності підготовчих виробок (бремсберги, похили, хідники, штреки) по всіх пластах, оскільки їх проводять спільними для групи розроблюваних пластів. Для підготовки шахтопластів виробки можуть проводитися по пласту або по бічних породах. Залежно від розташування виробок відносно пласта розрізняють пластову, польову та пластово-польову підготовку. Назва способу підготовки дається за основною класифікаційною ознакою – як шахтне поле поділяється системою підготовчих виробок на менші частини. При розробці вугільних (сланцевих) родов. розрізняють такі способи підготовки – панельний, погоризонтний, поверховий, головними штреками та комбінований. Панельний спосіб підготовки – поділ пласта в межах шахтного поля на ділянки, витягнуті за падінням від верхньої межі горизонту до нижньої та відпрацювання похилих виробок як самостійного комплексу. Для підготовки панелі від пункту перетину квершлагу з пластом проводять головний штрек до її середини. Від нього за підняттям пласта проводять панельні бремсберг і два хідники, призначені для доставки різних вантажів та пересування людей – допоміжний і людський. Панелі за падінням пласта ділять на яруси (поняття ярусу в панелі відповідає поняттю поверху при поверховій підготовці шахтного поля). Для цього від панельних похилих виробок в обидва боки проводять ярусні штреки: відкатний і вентиляційний. У місцях перетину похилих виробок і штреків споруджуються приймально-відправні майданчики. Яруси виробляються як прямим, так і зворотним ходом – так само як і поверхи при поверховій підготовці. У першому випадку штреки з’єднуються розрізними печами біля похилих виробок, в другому – біля меж панелі. За падінням пласта найчастіше застосовується низхідний порядок вироблення ярусів – зверху вниз. Можливим є і висхідний порядок вироблення поверхів – знизу вгору. Порядок вироблення панелей у бремсберґових полях приймають прямий: від стволів до меж шахтного поля. При виробленні похилових полів – зворотний: від меж шахтного поля до стволів. Залежно від виробничої потужності шахти одночасно в роботі може бути одна, дві й більше панелей. На час завершення очисних робіт у бремсберґовій частині шахтного поля мають бути підготовлені до роботи панелі в похилові частині. Похили і хідники (допоміжний та людський) поглиблюються в міру вироблення ярусів. Вугілля в межах панелі здебільшого транспортується конвеєрами, а по головному відкатному штреку доставляється у приствольний двір звичайно електровозним транспортом. У разі горизонтального залягання пласта замість панельних бремсбергів і похилів проводяться панельні штреки. Загальна схема поділу шахтного поля на частини залишається такою ж самою. Похила висота при виробленні однією лавою становить звичайно 150 – 200 м. Більша похила висота ярусу і поділ його на під’яруси застосовуються рідко. П.п.ш.п. застосовується при кутах падіння пласта до 25° і великих розмірах шахтного поля за простяганням – понад 4000 – 5000 м.  Погоризонтний спосіб підготовки – відрізняється тим, що шахтне поле за падіння поділяється головними ( магістрами) штреками на виїмкові ступені (горизонти), які, в свою чергу, за простяганням поділяються на виїмкові смуги. Відпрацювання виїмкових смуг здійснюється за падінням або підняттям. У кожній смузі може бути або дві лави. Підготовка пласта починається з проведення на рівні основного горизонту двох головних штреків – польового і пластового. Біля верхньої технічної межі проводиться головний польовий вентиляційній штрек, головний польовий відкатний штрек, призначеній для транспортування видобутого вугілля, обладнується звичайно електровозною відкаткою. По пластовому штреку доставляються матеріали та устаткування. Від головного пластового штреку проводяться конвеєрній бремсберг і вентиляційний хідник, які оконтурюють з двох боків виїмковий стовп (смугу). Відстань між похилими виробками визначається довжиною лави і змінюється у широких межах – від 100 до 230 м. Довжина виїмкових стовпів приймається від 1000 до 1800-2000 м. Біля верхньої межі шахтного поля похилі виробки з’єднуються розмірним просіком. Очисний вибій переміщуватиметься вниз за падінням. При великому обводненні порід стовпи краще відробляти лавами, що рухаються за підняттям.  Погоризонтный способ подготовки шахтного поля: 1, 2 — ствол соответственно главный и вспомогательный; 3 — капитальный транспортный квершлаг; 4, 5 — главный (магистральный) транспортный штрек соответственно пластовый и полевой; 6 — выемочный бремсберг; 7 — воздухоподающий ходок; 8 — вентиляционный ходок; 9 — разрезной просек; 10 — главный полевой вентиляционный штрек; 11 — вентиляционный квершлаг; 12 вентиляционный ствол; 13 — центральный уклон; 14 — ходок центрального уклона; 15 — главный дренажный штрек полевой и пластовый; 16 — выемочный уклон; 17 — вентиляционный ходок; 18 — главный вентиляционный штрек для проветривания уклонного поля; 19 главный вентиляционный квершлаг. Поверхова підготовка шахтного поля – відрізняється тим, що шахтопласт за падінням поділяється на витягнуті за простяганням частини – поверхи. Межі поверху: за підняттям – поверховий вентиляційний штрек, за падінням – поверховий відкатний штрек, а за простяганням – межі шахтного поля. Підготовка пласта починається з проведення у середині шахтного поля головних похилих виробок – капітального та допоміжного бремсбергів, а також вентиляційного хідника. Від капітального бремсберга в обидва боки до меж шахтного поля проводять поверхові від-катні та вентиляційні штреки. Відстань між штреками за падінням дорівнює похилій висоті поверху і змінюється в широких межах – від 100 до 600 м. Напрям відпрацювання крила поверху може бути прямий – від стовбура до меж шахтного поля, або зворотний – від меж шахтного поля до стовбура. В залежності від цього розрізні печі проводять на відстані 40–60 м від похилих виробок або ж у межах поверху за простяганням. На діючих шахтах у бремсберґових полях застосовується низхідний порядок відробки поверхів – зверху вниз. Можливий і висхідний порядок – знизу вгору. Поверхи у похиловому полі відробляються у низхідному порядку. При розробці зближених пластів можлива групова підготовка з проведенням комплексу похилих виробок, наприклад, тільки по нижньому пласту або у бокових породах. В цьому випадку на кожному поверсі на пласти проводять від похилих виробок поверхові квершлаги – транспортні та вентиляційні. При невеликій відстані між пластами можливе групування на рівні поверхових штреків, групові штреки проводять або по одному з пластів, якщо він має бічні стійки породи, або у бокових породах, переважно у підошві пласта. Поверхові пластові штреки з’єднуються з груповими штреками за допомогою квершлагів або гезенків і погашаються ділянками, або слід у слід за очисним вибоєм в залежності від системи розробки. Найхарактерніший поверховий спосіб підготовки для розробки крутопохилих та крутих пластів. Особливістю розробки таких пластів є відсутність похилих підготовчих виробо бремсбергів та похилів. На кожному горизонті розташовується один поверх і суть підготовки зводиться тільки до проведення відкатних та вентиляційних поверхових штреків після розкриття кожного пласта поверховими квершлагами. Поверхи похилою висотою 100–150 м відробляються лавами, що рухаються за простяганням, або смугами за падінням. На діючих шахтах, як правило, поверхи відробляють без поділу на підповерхи з групуванням декількох пластів на польовий або пластовий груповий поверховий штрек. Проміжні квершлаги, якими з’єднуються пластові та групові штреки, поділяють крило поверху на виїмкові поля довжиною 200-600 м за простяганням. На шахтах Центрального району Донбасу бл. 80 % пластів розробляються з групуванням. Головна перевага поверхової підготовки – порівняна простота схеми планування гірничих виробок. Недоліки: обмежена довжина лінії очисних вибоїв на поверху, а звідси і порівняно невелике навантаження на шахтопласт; труднощі забезпечення високої концентрації очисних робіт на шахті; підвищені експлуатаційні витрати на підтримання поверхових штреків. Умови застосування: кут падіння будь-який, крім горизонтального залягання пластів, але при кутах падіння до 25° застосування цього способу підготовки рекомендується при невеликих розмірах шахтного поля за простяганням (до 4,0–4,5 км) та при розкритті шахтного поля похилими стволами; потужність, газоносність, викидонебезпечність та обводнювання пластів значення не мають.   1.1) Склад шахтної атмосфери Атмосферне повітря, яке заповнює гірничі виробки і, проходячи ними, змінює свій хімічний склад в зв’язку з наявністю в виробках процесів окислення вугілля і гірських порід, гниття лісних матеріалі, що застосовуються для кріплення виробок, виділення із вугілля і порід метану, вуглекислого газу та ін.. При виконання вибухових робіт утворюється велика кількість газів, які також находять в атмосферу гірничих виробок. Крім того, виробничі процеси в шахті супроводжуються виділенням великої кількості вугільного і породного пилу, який також забруднює повітря. Тому склад і процентне відношення газів в шахтному повітрі будуть іншими, ніж в атмосферному. Разом з тим шахтне повітря не повинно значно відрізнятися від атмосферного, оскільки воно може бути непридатним для дихання людини і вибухонебезпечним. У зв’язку з цим діючі правила безпеки у вугільних шахтах встановлюють певні допустимі норми. Вміст кисню О2 у повітрі діючих гірничих виробок повинен бути не менше 20% об’єму. В умовах підземних робіт в разі зниження вмісту кисню до 17% у людини з’являється задишка, серцебиття, а зниження вмісту кисню до 12% смертельно небезпечне. Дуже малий вміст кисню зустрічається в старих покинутих виробках, у тупиках не провітрюваних або в слабо провітрюваних виробках, у виробленому просторі. Основною причиною зменшення вмісту кисню в шахтній атмосфері є його витрати на підтримання процесів окислення та гниття. Невелика кількість кисню витрачається на дихання людей. Для створення безпечних і нормальних у санітарно-гігієнічному відношенні умов роботи шахтарів треба постійно провітрювати гірничі виробки. 2) Проведення і кріплення гірничих виробок Проведення виробки, проходження виробки, проходка виробки — комплекс робіт, руйнування та видобування гірських порід у межах контура поперечного перерізу підготовчої виробки, встановленого відповідним паспортом. Виконується в процесі утворення розкривної або підготовчої виробки. Точної класифікації способів П.в. не існує. Розрізняють П.в. при підземних та наземних гірничих роботах. У вітчизняній практиці виділяють такі основні способи П.в.: звичайні та спеціальні, в однорідних та неоднорідних породах, з однорідним і змішаним вибоєм, з вузьким і широким вибоєм, одним або двома зустрічними вибоями або декількома зустрічними та наздоганяючими вибоями, відразу на повну площу перерізу або з проходженням випереджаючої виробки меншої площі перерізу, окремим вибоєм або декількома вибоями, що рухаються паралельно, з сусідньої виробки (з недозарядом свердловин) Проходку п і д з е м н и х гірничих виробок здійснюють бурінням, вибуховими роботами, проведенням виробок вузьким або широким ходом, з підриванням підошви або покрівлі, зустрічними виробками та ін. способами. Проходку стволів здійснюють звичайними (механічними, вибуховими) та спеціальними способами (із заморожуванням, цементацією, з опускним кріпленням та інші). В залежності від послідовності виконання операцій власне проходки та кріплення ствола розрізняють послідовні, паралельні та поєднані (комбіновані) схеми проходки. Світовий рекорд швидкості проходки ствола належить тресту «Донецькшахтопроходка», — 402,3 м готового ствола за місяць, встановлений при проходці у 1969 році вертикального ствола на шахті «17/17 біс». При н а з е м н і й проходці гірничих виробок (наприклад, траншей) виділяють два способи: — проходка виробки (траншеї) відразу на всю глибину; — пошарова проходка траншеї. За конструкцією вибою розрізняють проходку траншеї торцевим (лобовим) або бічним вибоєм. За наявністю або відсутністю транспортних засобів розрізняють без транспортні, транспортні та комбіновані способи проходки. Проходку с в е р д л о в и н здійснюють бурінням. При цьому основний спосіб руйнування гірської породи — механічний. Інколи застосовують гідравлічний, хімічний та ін. На початку XXI ст. успішно випробувано кавітаційно-пульсаційне промивання вибою (запропоноване Р. С. Яремійчуком у 1996 р.), що дозволяє радикально (до 3-х разів) збільшити швидкість поглиблення свердловини. Кріплення гірничих виробок забезпечує їх провітрювання, безперебійну роботу підземного транспорту, необхідні для безпеки гірничих робіт. Правила техніки безпеки дозволяють не закріплювати виробки, пройдені в особливо міцних породах. Конструкція та спосіб кріплення залежать від виду та призначення виробки, розмірів і форми її поперечного перерізу, величини й характеру гірничого тиску, терміну служби кріплення тощо. Залежно від призначення, терміну служби, властивостей бічних порід використовують такі кріпильні матеріали, як дерево, метал, бетон, залізобетон, штучне й натуральне каміння. При проходженні гірничорозвідувальних виробок з коротким терміном експлуатації традиційно використовують дерев'яне кріплення; поперечний переріз таких виробок має трапецієподібну або прямокутну форму. При проходці експлуатаційних і гірничорозвідувальних виробок з тривалим терміном служби використовується кам'яне, бетонне, залізобетонне кріплення. Існує кріплення жорстке й податливе. Жорстке під дією гірського тиску зберігає свою форму та розміри, тому його застосовують у стійких гірських породах. Податливе ж під дією великого гірського тиску змінює свою форму й розміри, зберігає стійкість. Його застосовують у малостійких породах. Податливість забезпечується шарнірним сполученням елементів кріплення, введенням у кріплення еластичних прокладок тощо. За часом використання кріплення поділяється на тимчасове та постійне. Тимчасове підтримує виробку до встановлення постійного кріплення. Постійне будується слідом за тимчасовим на деякій відстані від нього. Тимчасове кріплення використовується для прискорення прохідницьких робіт, а зведення постійного вимагає багато часу. Тимчасове кріплення завжди застосовується в нестійких слабких породах і в тих випадках, коли постійним кріпленням має бути бетонне або кам'яне. Вимоги до тимчасового кріплення: багаторазовість використання, легкість встановлення, портативність. Канави традиційно не закріплюються, а після складання геологічної документації і випробування засипаються. При проведенні канав у нестійких породах закріплюються або вирівюбються борти до кута стійкого укосу. Стінки канав закріплюються при проходці пісків, гальки, суглинків, завалів кам'яних порід (міцних, але з великими тріщинами), а також у випадках, коли канави зберігаються протягом тривалого строку (запобігають вивітрюванню). Залежно від стійкості породи та глибини канави використовуються кріплення трьох видів: розпірне – якщо породи стійкі, але розбиті системою паралельних вертикальних тріщин; в розгін – якщо породи малостійкі; вздовж стінок канав укладаються горбилі або дошки (рідко) попарно на однаковій висоті, на відстані 0,5-1 м один від одного, їх розклинюють розпірками через кожні 1-1,5 м по довжині канави; обаполи або дошки можна вкладати горизонтально або вертикально; суцільне закріплення – якщо породи нестійкі, а термін використання канави тривалий.   Кріплення розвідувальних канав: 1 – розпірки; 2 – стояки; 3 — затяжки Дерев'яне кріплення. Горизонтальні виробки закріплюються: · неповними дверними окладами, які застосовується при значному тиску з боку покрівлі виробки і складається з перекладини (верхняка) та двох стояків (ніжок); · повними дверними окладами, які застосовуються при випиранні ґрунту виробки і складається з перекладини (верхняка) та двох стояків (ніжок) і лежня; · стояками з підлапками, які застосовуються при невеликому тиску зверху і встановлюються між ґрунтом і покрівлею виробки з одного або двох боків.  а)  б)Неповні дверні оклади: а – врозгін; б – суцільним кріпленням 1 – переклад (верхняк); 2 – стояк; 3 – затяжка Штангове кріплення. Суть його полягає в тому, що породи покрівлі (а інколи стінок і ґрунту) закріплюються за допомогою металевих болтів, у такому разі порода покрівлі, стягнута болтами, працює як породна балка. Застосовують штанги металеві, залізобетонні і дерев'яні. За характером роботи металеві штанги поділяються на клинові та розпірні. |