Підземні гірничі виробки

Работа из раздела: «Производство и технологии»

Зміст

Вступ

1. Загальні положення

2. Розкриття шахтного поля

2.1 Розкриття шахтного поля вертикальними стволами і капітальним квершлагом

2.2 Розкриття вертикальними стволами і погоризонтними квершлагами з поглибленням стволів

3. Підготовка шахтного поля. Загальні поняття

3.1 Поверховий спосіб підготовки

3.2 Панельний спосіб підготовки

4. Система розробки. Загальні відомості

4.1 Суцільна система розробки зі спареними лавами в ярусі

4.2 Стовпова система розробки зі спареними лавами в ярусі

5. Виймання вугілля комбайном

5.1 Визначення діючої лінії в очисних вибоях

6. Кріплення гірничих виробок та керування гірським тиском

7. Шахтний транспорт

8. Вентиляція

9. Шахтний водовідлив

10. Шахтний підйом

11. Технологічний комплекс поверхні шахти

12. Приствольний двір

Список використаної літератури

Вступ

Вугільна промисловість України, незважаючи на зниження за останні роки обсягів видобутку вугілля, як і раніше, є основним постачальником енергетичного палива та сировини для коксохімічної та хімічної промисловості. Структура споживання вугілля в масштабах країни постійно змінюється.

На початку XX. сторіччя основними споживачами продукції вугільних шахт були металургійні заводи та залізниці. У подальшому в зв'язку з будівництвом теплових електростанцій, переходом залізниць на тепловозну тягу і наступною їхньою електрифікацією змінився склад споживачів вугілля і їхня питома вага.

На сьогоднішній день вугілля та вугільні сланці використовуються в абразивній та електротехнічній промисловостях для виробництва термоантрациту і ливарних порошків, при очищенні питних і стічних вод, при агломерації руд, виробництві напівпровідникових матеріалів. При хімічній переробці вугілля одержують велику кількість різноманітної продукції: пластичні маси, синтетичне рідке та газоподібне паливо, мастила, каучук та ін. Високоякісні антрацити знаходять застосування при виробництві графіту, вуглеграфітових конструкційних матеріалів.

Крім того, вугілля та відходи його збагачування використовуються в багатьох інших галузях промисловості: гумотехнічній (виробництво сажі), будматеріалів (при випалюванні керамзиту, цегли, цементу; при використанні золи в якості в'яжучого матеріалу), алюмінієвій (виробництво глинозему з відходів збагачування) та ін.

Гірничо-геологічні умови вугільних родовищ України

Запаси вугілля в Україні зосереджені у трьох вугільних басейнах. В основному це кам'яне вугілля, що видобувається в Донецькому та Львівсько-Волинському басейнах. Буре вугілля зосереджено у Дніпровському басейні та у Дніпровсько-Донецькій западині. Незначні його запаси знаходяться у західних і південно-західних областях України, а також на півдні Одеської області. У Дніпровському басейні на межі Кіровоградської і Черкаської областей є достатньо велике Болтишське родовище пальних сланців.

На сьогоднішній день за оцінками геологів загальні запаси вугілля на території України (балансові, забалансові та прогнозні) складають більш ніж 117 млрд. т, у тому числі кам'яне вугілля -- 100 млрд. т (93,7% від загального обсягу), буре -- 7,3 млрд. т (6,3%).

При цьому до 25% запасів діючих шахт зосереджено в пластах потужністю менш 0,7 м, 44% -- у пластах потужністю 0,7-1,0 м, 26% -- від 1,0 до 1,2 м і лише близько 5% всіх запасів припадає на пласти потужністю більш 1,2 м.

Нижче наведені короткі характеристики вугільних басейнів і родовищ на території України.

Донецький кам'яновугільний басейн -- найбільший в Україні. Розташований на території Дніпропетровської, Донецької та Луганської областей, а східна його частина знаходиться на території Ростовської області Росії. Загальна площа басейну (включаючи російську частину) складає 60 тис. км . Басейн витягнутий майже у широтному напрямку на 650 км при максимальній ширині до 200 км.

Львівсько-Волинський басейн розташовано на заході України у межах Львівської та Волинської областей у басейні ріки Західний Буг. Площа промислової вугленосності складає біля 1000 км². Тут налічується до 50 вугільних пластів, які характеризуються невитриманою потужністю і будовою, непостійністю розповсюдження, наявністю розмивів.

Дніпровський буро-вугільний басейн об'єднує численні розрізнені родовища бурого вугілля на території Дніпропетровської, Житомирської, Запорізької, Київської, Кіровоградської, Черкаської та Вінницької областей. Загальна його площа -- біля 150 тис. км². Вугленосна зона розповсюджена з північного заходу на південний схід на 690 км при середній ширині 150 км. На цій території розвідано біля 90 родовищ.

Ново-Дмитрівське родовище розташовано біля села Ново-Дмитрівка Харківської області. Вугільні поклади залягають у вигляді лінз із загнутими догори краями. Виявлено п'ять горизонтів бурого вугілля, з яких до промислового використання придатні два -- Основна та Складна лінзи, максимальна потужність яких, відповідно, 74 і 38 м.

Вугленосна площа Сула-Удай розміщена між річками Сула та Удай на території Полтавської області. Загальна її площа дорівнює 1 400 км². Промисловий інтерес представляють два пласти -- Верхній і Нижній. Для них характерна невитримана потужність, що змінюється від 0,2 до 10,2 м. Середня потужність складає 2,4-4,0 м. Глибина залягання змінюється від 14 до 103 м.

Орієнтовні запаси вугілля складають до 600 млн. т, з яких приблизно 55 млн. т придатні до розробки відкритим способом.

Болтишське родовище пальних сланців розташовано на півночі центральної частини Дніпровського басейну на межі Кіровоградської та Черкаської областей. Воно належить до досить глибокої западини майже округлої форми з діаметром 20-25 км. Потужність пластів сланцю змінюється від 0,5 до 3-4 м. Глибина залягання верхніх пластів -- від 40 м на краях покладу до 150-270 м у центральній частині западини. Нижні пласти залягають на глибині до 350 м. Зольність сланців відносно низька і складає в середньому 63-65%. Загальні запаси пальних сланців у пластах потужністю від 2,0 м і вище з теплотою згорання у перерахунку на сухе паливо не менше 2000 ккал/кг складають 3,4 млрд. т.

Пальні сланці Болтишського родовища можна використовувати як хіміко-технологічну сировину та як паливо для електростанцій.

1. Загальні положення

Вугільні родовища займають площі в сотні та тисяча квадратних кілометрів розробляються окремими шахтами або вугільними розрізами. Шахтою називається гірниче підприємство з видобутку вугілля підземним способом, а розрізом - відкритим способом. У понятті “шахта” включаються як пiдземнi виробки так i наземні споруди, призначені для розробки родовища. В залежності від розмiрiв а, отже, i запасів вугілля у всьому родовище може розроблятися однією або декількома шахтами. В остатньому випадку родовище поділяється на окремі частини -- шахтні поля. Розрізняють наступи i типи шахт:

- iндивiдуальна;

- об'єднана;

- шахтоуправління. Індивідуальна шахта -- це самостійно функціонуюче виробниче підприємство з видобутку вугілля у межах відведеного йому шахтного поля. Об'єднана - це дві або декілька iндивiдуальний шахт, зв'язаних мiж собою гірничими виробками для транспортування видобутого вугілля кожної шахти і видачі його на поверхню однієї з них. Метою такого об'єднання є скорочення штату робiтнiкiв з обслуговування поверхні та апарату управління. Шахтоуправління -- це група iндивiдуальних шахт розташованих поблизу одна від одної, кожна з яких працює як самостійна, однак все вони мають загальне адмiнiстративне управління. Основні параметрами, що характеризують шахту як виробничу одиницю, є: - розміри шахтного поля; - балансові та промислові запаси вугілля; -потужнiсть; - термін служби.

Шахтним полем називається родовище або його частина, що відводиться окремій шахті для розробки. Межами шахтного поля є поверхні, що обмежують його за простяганням, підняттям та падінням i відокремлюють його від іншої частини родовища. При негоризонтальному заляганні пластів розрізняють межі, шахтного поля: -- за підняттям (верхня технічна межа); -- за падінням (нижня технічна межа); -- за простяганням, які прийнято називати за назвами сторін світу (наприклад, східна, західна, північна, південна технічна межа). Межі шахтного поля можуть бути фіксованими та умовними. Фiксованi межі можуть визначатися: - контурами самого родовища, якщо на ньому розташовується одна шахта; - контурами робочої потужності пласта або кондиційні характеристики його, наприклад, за вмістом золи або сірки та iн.; - виходом пласта під наноси; - значними геологічними порушеннями; - межами охоронних цiликiв під будинками та спорудами на поверхні, під залізницями i великими водосховищами.

Умовні межи шахтного поля встановлюються на пiдставi технiкоекономічних розрахунків i затверджуються державною комiсiєю з запасів (ДКЗ). До умовних відносяться також межи шахтних полiв сусiднiх шахт. У виробничій практиці та гiрничотехнiчнiй лiтературi шахтні поля прийнято зображати у вигляд проекції на горизонтальну площину, а для крутих пластів -- на вертикальну. У навчальний лiтературi шахтні поля зображуються у вигляді розрiзiв у площині пласта, оскільки в цьому разі всі розміри, як за падінням, так i за простяганням не спотворюються Для повної характеристики шахтного поля з точки зору форми та умов залягання пластів служать так звані гіпсометричні плани , що являють собою рельєфне зображення поверхні підошви пласта у вигляді iзогiпс. Iзогiпса -- це лiнiя, яка з'єднує точки підошви пласта з однаковими висотними вiдмiтками відносно нульового рівня. Наприклад, точки iзогiпс мінус 500,0 м розташовані на 500 м нижче нульового рівня. За ізогіпсами можна простежити зміну напрямку простягання пласта та кутів його падіння. При витриманій гiпсометрiї вугільного пласта, тобто при правильному його заляганні, шахтне поле має форму прямокутника, витягненого а простяганням (рис.); при неправильному заляганні

Рисунок-- Шахтне поле при правильному заляганні вугільного пласта

У межах шахтного поля знаходиться певна кiлькiсть запасів вугілля оцінка яких здійснюється за різними критеріями: - за промисловим значенням - за ступенем розвiданостi; - за мірою пiдготовленостi до видобутку. За промисловим значенням всі запаси поділяються на три групи: балансові, умовно балансові i позабалансові.

Вихідні дані:

Розмір шахтного поля, км	Потужні сть пластів,м	Кут падіння, град.	Метанообі льність	Опір вугілля різанню	Характери стика вугілля	Характери стика порід
По простя ганню	По падінню
4,5	2,0	1,2;1,1;1,0	18?	7	120	Стійкі	Хрупке
5,0	2,0	0,8;1,0;

До балансових відносять запаси, видобування яких у теперішній час є економічно доцільним, встановлюється технiко-економічними розрахунками на пiдставi врахування потужності пластів, якості вугілля гiрничо-геологiчних умов експлуатації, рівня техніки та технології видобутку i переробки вугілля, а також вимог охорони природи.

Для приблизного визначення балансових запасів при постiйнiй (витриманій) потужності пластів можна користуватися формулою:

,

де S і H -- середні розміри шахтного поля, вiдповiдно, за простяганням та падінням, м;

-- сумарна продуктивність пластів у шахтному т/м²

де -- сумарна потужність всіх робочих пластів, з середньою щiльнiстю вугілля, т/м3.

у-1.3 т/м² - середня щільність вугілля т/м3;

При розробці пласта не вдається повністю вийняти його балансові запаси, деяку їх частину потрібно залишити в надрах у вигляді так знаних втрат. Та частина балансових запасів у шахтному полi, яку є можливим вийняти з надр, зветься промисловими запасами. Вони визначаються шляхом вирахування з балансових запасів проектних втрат

,т

де -- проектні втрати вугілля в шахтному полi, т.

,

де - загально шахтні втрати, - експлуатаційні втрати До загально шахтних відносяться втрати в охоронних ціликах біля капітальних гірничих виробок, під вiдповiдальними будинками i спорудами, залізницями, водосховищами та iн., а також у бар'єрних ціликах, що залишаються мiж шахтними полями. Розмири цiликiв і втрати вугілля в них визначаються при проектуванні шахти. У першому наближенні вони складають:- для пологих пластів 1--2%, а для крутих 1,5-4.0% від балансових запасів, тобто , коефiцiєнт загально шахтних втрат; с_зш - 0,015.

До експлуатаційних втрат відносяться втрати, що залежать від системи розробки (охоронні цілики у підготовчих виробок; протипожежні цілики та пачки вугілля, що залишаються у покрiвлi чи у пiдошвi пласта, або між шарами потужного пласта), а також втрати в очисному вибоях в наслідок неповноти зачищення та при транспортуванні вугілля по виробках. Підрахунок експлуатаційних втрат виконується за формулою:

де коефiцiєнт експлуатаційних втрат, для пластів середньої потужності (0,10--О,15);

Отже проектні втрати становлять:

,

Промислові запаси шахти становлять:

Ступінь повноти виймання запасів характеризується коефіцієнтом виймання вугілля, що показує, яку частину балансових запасів вийнято з надр. i визначаться як вiдношеннi промислових запасів до балансових: Величина його залежить від гiрничо-геологiчних умов залягання пластів i змінюється в широких межах.

Розрізняють середній розрахунковий і повний терміни служби шахти. Середній розрахунковий термін дорівнює частці від ділення промислових запасів на річну проектну потужність шахти:

Повний термін служби шахти чисельно дорівнює розрахунковому терміну з доданням часу на розвиток (освоєння) проектної потужності шахти t_р та її затухання t₃, до кінця відробки запасів, тобто:

Т_п= 65 років

Проектна потужність шахти визначається з виразу:

А_шр=736086,65

Приймаємо стандартне значення А_шр=0,9 млн.т/рік

k_н - коефіцієнт надійності технологічного процесу шахти (k_н = 0,8);

k_пл., - коефіцієнт, який враховує вплив кількості пластів в шахтному полі;

k_з - коефіцієнт, який враховує вплив навантаження на очисний вибій;

k_r - коефіцієнт, який враховує вплив глибини розробки і кута падіння;

z_пр - промислові запаси вугілля в шахтному полі;

Уm₀ - сумарна потужність розроблюючих пластів в шахтному полі Уm₀=2,1;

Уm - сумарна потужність всіх робочих пластів (Уm =5,1 м).

K_пл=

n_о -- кількість пластів, які одночасно розроблюються (n₀ = 2);

n -- кількість робочих пластів в шахтному полі (n = 5).

Місячне навантаження на очисний вибій при механізованому вийманні орієнтовно можна визначити за наступною формулою:

A_м = N· m_ср·l ·r ·n_ц·г·с₀=25·1,02·132,2·0,8·3·1,3·0,95=9991,94

N - кількість робочих днів на місяць (N = 25 днів);

m_ср - середня потужність робочих пластів (m_ср = 1_,02 м);

l - довжина лави (l=132,2);

r - ширина захвату комбайна або ширина виймаемої полоси (r =0,8 );

n_ц - кількість виймаємих полос або кількість циклів за добу (n_ц1 = 15; n_ц2 =12);

г - густина вугілля (г = 1,3 т/м³);

с_о - коефіціент вилучення вугілля в очисному вибої (с_о = 0,95).

Коефіцієнт впливу глибини розробки і кута падіння визначається з наступного виразу:

Н_в - глибина верхньої межі шахтного поля (Н_в = 30 м);

б - кут падіння пластів ( 18°);

Добова продуктивність шахтного поля складає:

2. Розкриття шахтного поля

Загальні поняття.

Розкриттям шахтного поля називається проведення виробок, що відкривають доступ з поверхні до шахтного поля, забезпечують можливість ведення робіт з його підготовки, а також технологічний зв'язок між пластами та поверхнею (вентиляція, транспорт, водовідлив та iн.). Всі розкривні виробки за їх призначенням поділяються на головні та допомiжнi. До головних відносяться виробки, що мають вихід безпосередньо на донну поверхню i призначені для розкриття всього шахтного поля та технологічного зв'язку між робочими горизонтами i поверхнею. До них відносяться: вертикальні стволи, похилі стволи i штольні. До допоміжних відносяться виробки, не що мають безпосереднього виходу на денну поверхню i призначені для розкриття i обслуговування окремих частин шахтного поля. До них відносяться: квершлаги, слiпi стволи та гезенки, як вертикальні, так i похилі. У залежності від того, яку частину шахтного поля обслуговують допомiжнi розкривні виробки, поділяються на капiтальнi, погоризонтнi, поверхові i панельні. Капітальними називаються виробки, які обслуговують все шахтне поле в продовж усього терміну існування шахти. Наприклад. капітальний квершлаг або капітальний гезенк. Якщо ж виробка обслуговує тільки окрему частину шахтного поля: горизонт, поверх або панель, то вона, вiдповiдно, носить назву погоризонтного, поверхово або панельного (наприклад, погоризонтний квершлаг, поверховий квершлаг, панельний гезенк). На практиці внаслідок рiзноманітностi гiрничо-геологiчних умов розкриття шахтного поля може здійснюватися шляхом поєднання різних головних i додаткових виробок, що й зумовлює наявність різноманітних способів розкриття. Існує також термін “схема розкриття шахтного поля”, під якою розуміється схема просторового розташування розкривних виробок та їх графічне зображення при тому чи іншому способі розкриття.

Вимоги до способів розкриття шахтного поля

До способів розкриття шахтного поля пред'являються такі вимоги: -- мiнiмальний обсяг розкривних виробок; -- мiнiмальнi початкові капiтальнi витрати на розкриття; -- забезпечення безпеки робіт, наприклад, щодо влаштування виходів на денну поверхню з підземних виробок, виключення можливості підтоплення шахти зливними або паводковими водами; -- швидке введення шахти або горизонту в експлуатацію; -- забезпечення добрих умов роботи підземного транспорту: однотипність, вiдсутнiсть багатоступеневості; -- забезпечення ефективного провітрювання шахти; -- можливість періодично проводити технічне оновлення гірничого господарства шахти, наприклад, шляхом поглиблення стволів; -- мiнiмальнi експлуатацiйнi втрати на транспорт, водовідлив підтримання виробок i провітрювання.

Фактори, що впливають на вибір способу розкриття.

Основними факторами, котрі впливають на вибір способу розкриття шахтного поля є : Гiрничо-геологiчнi: потужність i кут падіння пластів; число пластів у шахтному полі i вiдстанi мiж ними; потужність наносів та наявність у них пливунів; рельєф поверхні; глибина залягання пластів i їхня газоносність; наявність геологічних порушень родовища та iн.;

Гiрничотехнiчнi -- виробнича потужність шахти, розмири шахтного поля, спосіб підготовки i системи розробки, рівень розвитку гірничопрохідницької техніки та ін.

Конкретно вплив означених факторів проявляється таким чином. Чим більше сумарна потужність пластів, що розробляються, тим iнтенсивнiше осідання поверхні для захисту будинків i споруд, а також стволів від підробки потрібно залишати більших розмiрiв охоронні цілики, що призводить до значних втрат вугілля. Щоб знизити втрати інколи розміщують стволи за межами шахтного поля, що призводить до збільшення обсягу проведення розкривних виробок. Потужність пластів i їхнє взаємне розташування в свiтi зумовлює вибір місця розташування головного ствола за лінією навхрест простягання порід. При горизонтальному або близькому до нього заляганні світи пластів виключається можливість застосування розкриття горизонтальними квершлагами, найбільш зручними в експлуатації. Потрібно застосовувати менш зручні в роботі похилі квершлаги або гезенки, при яких ускладнюється допоміжний транспорт. На крутих i круто похилих пластах із-за складності допоміжного транспорту по похилим виробкам майже завжди застосовується розкриття поверховими квершлагами, при якому похилі виробки, що підготовляють шахтне поле, не проводяться, а велике число горизонтів у шахтному полi зумовлює необхiднiсть проводити перiодичнi поглиблення стволів i підготовку нових горизонтів. Чим більше пластів у шахтному полi i більше вiдстанi мiж ними, тим більша довжина додаткових розкривних виробок. У таких випадках потрібно вирішувати питання, що краще чи проводити великої довжини горизонтальні квершлаги, що мають експлуатацiйнi переваги, чи проводити більш короткі похилі квершлаги або гезенки, які більш трудомiсткi в проведенні i дорожчі в експлуатації. Рельєф поверхні впливає на вибір місця розташування промплощадки під будівництво шахти i, природно, головних стволів, що може не співпадати з їхнім оптимальним розташуванням i призводити до додаткових капітальних та експлуатаційних витрат. У гористій або горбкуватій мiсцевостi можливо розкриття шахтного поля найбільш дешевим способом --штольнями. Чим більше глибина залягання пластів, тим більше витрати на розкриття i тим вище питомі витрати на будівництво шахти. для зниження питомих витрат збільшують запаси у шахтному полi шляхом збільшення його розмiрiв, а це зумовлює необхiднiсть поділення шахтного поля за простяганням на блоки з розкриттям їх самостійними розкривними виробками. Такий спосіб розкриття отримав назву блокового.

Значний вплив на вибір способу розкриття шахтного поля має газоносність пластів. Із зростанням газоносності виникає потреба подання у шахту більшої кiлькостi повітря, що призводить до необхiдностi збільшувати площу перерізу розкривних виробок або проводити додатково вентиляційні чи провітрювальні стволи, або ж застосовувати блокове розкриття. Класифiкацiя способів розкриття Велика кiлькiсть факторів, що впливають на вибір способу розкриття шахтного поля, ускладнює створення єдино загальновизнаної класифiкацiї способів розкриття. Існує багато класифiкацiй у залежності від того, яким факторам автори віддають перевагу.

В основу цих класифiкацiй покладено такі признаки: -- вид головних розкривних виробок; -- кiлькiсть транспортних (підйомних) горизонтів; наявність додаткових розкривних виробок. За видом головних розкривних виробок розрізняють способи розкриття шахтних полів: - похилими стволами ; - вертикальними стволами; - штольнями ; - комбiнацiєю головних виробок За кiлькiсть транспортних горизонтів, що розкриваються головними виробками, всі способи поділяються на одногоризонтнi i багатогоризонтнi. При одногоризонтних способах всі запаси шахтного поля відпрацьовуються на один транспортний горизонт, при багатогоризонтних у шахтному полi є декілька транспортних горизонтів, що можуть працювати водночас або послідовно.

Розкриття вертикальними стволами Сутність розкриття шахтного поля вертикальними стволами полягає у тому, що з поверхні до робочого горизонту проводять два (зрідка три) вертикальних ствола, котрі на рівні горизонту в першу чергу збиваються між собою вентиляційною збійкою для органiзацiї провітрювання гірничих виробок під час підготовки горизонту. Після цього споруджується приствольний двір, i далі проводяться додаткові виробки (квершлаги, гезенки та iн). за допомогою котрих i здійснюється розкриття пластів.

Один iз стволів є головним, інший --допоміжним.

Головний ствол служить для видачі вугілля та породи на поверхню, i на сучасних шахтах обладнується, як правило, скіповими підйомами. Мiсткiсть вугільних скiпiв досягає 25 м³, Кількість скіпових пiдйомiв дня видачі вугілля залежить від виробничої потужності шахти, глибини ствола, кiлькостi робочих горизонтів i марок вугілля i складає один або два видача породи здійснюється односкiповим підйомом з противагою або двоскiповим при великому об'ємі породи, що видасться на поверхню. Допоміжний ствол призначається для спуску i підйому людей, доставки матерiалiв, устаткування та iн. Обладнується клітьовими підйомами. Клiтi одно або двоповерхові. Обидва стволи використовуються для провітрювання шахти. допоміжний ствол, як правило, с повiтроподавальним, а головний призначається для видачі відробленого струменя повітря що регламентується Правилами безпеки з таких приводів: -- щоб виключити надходження у шахту зі свіжим струменем пилу, що утворюється при розвантаженні скiпiв на поверхні, а також при їхньому завантаженні у приствольному дворі; -- щоб забезпечити кращу герметизацію ствола від витікань повітря. Якщо вентиляційним є допоміжний ствол, то внаслідок частого відкривання вентиляційних дверей для пропуску вагонеток, а також проходу людей, мали б місце значні витікання повітря Як правило, в теперiшнiй час споруджуються стволи круглого перерізу діаметром від 5 до 9 м, котрі кріпляться монолітним бетоном. Кожний ствол повинен бути обладнаний драбинним відділенням для виходу людей на поверхню у випадку аварії на підйомних установках.

Згідно з Правил Безпеки (п. 2.1.3) драбинні вiддiлення в стволах можуть бути відсутні, якщо вони обладнані двома підйомними установками з незалежними джерелами енергопостачання. Переваги розкриття шахтного поля вертикальними стволами у порiвняннi з розкриттям похилими стволами такі: -- вертикальні стволи більш стiйкi до проявів гірничого тиску потребують невеликих витрат на свій ремонт; -- вертикальні ствола мають бiльшi площі поперечного перерізу, що дозволяє подавати у шахту більшу кiлькiсть повітря, а, отже, мати більшу виробничу потужність за газовим фактором; -- допомiжнi підйоми у вертикальних стволах більш продуктивнiшi за аналогічні у похилих стволах за рахунок більш високих швидкостей руху підйомних суден i, як правило, меншої довжини ствола; -- є можливість суміщення в одному стволі всіх необхідних транспортних операцій; -- розкриття вертикальними стволами може бути застосовано в будь-яких гірничо-геологічних умовах, що дозволяє вважати цей спосіб розкриття універсальним. Загальними недоліками розкриття вертикальними стволами у порiвняннi з похилими є: --значно більша вартість спорудження стволів; складність виконання робіт з поглиблення стволів при пiдготовцi нових горизонтів; -- більш складні i дорожчі споруди на поверхні над стволами та біля них. За кiлькiсть транспортних (підйомних) горизонтів у межах шахтного поля всі пособа розкриття вертикальними стволами поділяються на дві групи: -- одногоризонтнi; -- багатогоризонтнi

Враховуючи вихідні дані вибираємо два способи розкриття:

1. Розкриття шахтного поля вертикальними стволами і капітальним квершлагом.

2. Розкриття вертикальними стволами і погоризонтними квершлагами з поглибленням стволів

2.1 Розкриття шахтного поля вертикальними стволами і капітальним квершлагом

Цей спосіб розкриття є найбільш розповсюдженим при розробці світ пологих і похилих пластів із-за його простоти. Визначальною особливістю способу є те, що після проведення стволів до рівня робочого горизонту і спорудження на ньому приствольного двору проводиться капітальний транспортний квершлаг, яким водночас або послідовно в залежності від прийнятої черговості розробки виконується розкриття всіх пластів світи. На рівні верхньої технічної межі проводиться вентиляційний квершлаг у межах світи, а до нього з поверхні -- вентиляційний шурф або ствол. При невеликій глибині вентиляційний квершлаг може не проводитися, але в такому випадку на кожний з пластів повинен проводитися свій вентиляційний шурф.

Після розкриття кожного пласта приступають до його підготовки, тобто до проведення підготовляючих шахтне поле виробок: при поверховій підготовці -- капітального бремсберга і хідників при них, а при панельній підготовці -- головних штреків і панельних бремсбергів з хідниками. Після цього від бремсбергів проводяться поверхові (ярусні) штреки і розрізні печі, від яких починається очисна виїмка.

Після завершення відробки бремсбергового ступеня приступають до відробки похилового, для чого завчасно проводять капітальний або панельні похили і хідники при них. Для провітрювання похилового поля паралельно транспортному квершлагу проводять вентиляційний квершлаг.

Якщо у шахтному полі залягає тільки один пласт, розкриття його можна здійснювати без капітального квершлагу, тобто безпосередньо вертикальними стволами.

Достоїнства розкриття світи пластів вертикальними стволами і капітальним горизонтальним квершлагом:

--загальні для розкриття вертикальними стволами і одногоризонтного розкриття ;

--зручність сполучення між пластами і приствольним двором з точки зору роботи допоміжного транспорту;

--горизонтальний квершлаг може бути один, у той час як, на приклад, похилих треба проводити не менше двох або трьох.

Недоліки розкриття вертикальними стволами і капітальним горизонтальним квершлагом:

--загальні для розкриття вертикальними стволами і одногоризонтного розкриття;

--значна довжина квершлагу при надто пологому заляганні пластів.

Умови застосування розкриття вертикальними стволами і капітальним горизонтальним квершлагом:

--загальні для одногоризонтного розкриття

--при відносно невеликих розмірах шахтного поля за падінням (до 2,5-3,0 км);

--при кутах падіння пластів від 8-10° до 30-35°.

У тих випадках, коли довжина горизонтального квершлагу значна, наприклад, при надто пологому заляганні пластів, або при необхідності розкрити віддалені від основної світи пласти або поділити шахтне поле на приблизно рівні частини (бремсбергову і похилову), або за наявності геологічних порушень замість горизонтального стає більш вигідним проводити похилий квершлаг

2.2 Розкриття вертикальними стволами і погоризонтними квершлагами з поглибленням стволів

Сутність розкриття вертикальними стволами і погоризонтними квершлагами з поглибленням стволів полягає у тому, що для виключення довгих і ступінчастих похилів при значних розмірах шахтного поля за падінням, його поділяють на горизонти, розкриття кожного з котрих здійснюють послідовно погоризонтними квершлагами. Стволи спочатку проводять тільки до рівня першого горизонту, а по мірі відробки його запасів, проводять поглиблення їх до відмітки другого горизонту і так далі. На кожному горизонті споруджується приствольний двір.

Даний спосіб розкриття застосовується в двох варіантах -- з відробкою запасів на кожному горизонті тільки бремсберговими полями, за винятком самого нижнього, де допускається відробка і похилового поля, і з відробкою запасів на кожному з горизонтів бремсберговими і похиловими полями.

Кожний з означених варіантів має свої достоїнства та недоліки.

При відробці запасів горизонту тільки бремсберговими полями відпадає необхідність спорудження складних і дорогих водовідливних комплексів на приймальних площадках похилів по кожному пласту, забезпечується ефективне висхідне провітрювання ступеня. Однак при цьому зменшується похила висота горизонту, що веде до збільшення їх числа у шахтному полі і зростання капітальних витрат на розкриття.

При комбінованому способі збільшується висота горизонтів, бо в кожному з них міститься два виїмкових ступеня, а отже, зменшується число горизонтів у шахтному полі і, природно, знижуються витрати на їх спорудження і обладнання. Однак при цьому погіршуються умови провітрювання похилових полів із-за витікань повітря між похилими підготовляючими виробками, виникає необхідність спорудження дільничних водовідливних комплексів на кожному поверсі (ярусі) похилових полів.

При відробці горизонтів тільки бремсберговими ступенями загальна їх кількість у шахтному полі при засвоєній в експлуатації висоті ступеня 1200-1500 м може складати 2-3 і більш.

При комбінованому порядку кількість горизонтів, як правило, не перевищує двох з таких причин. Мінімальна кількість виїмкових ступенів при цьому дорівнює чотирьом, і розмір шахтного поля за падінням може сягати 6000 м. При куті падіння пластів 15° нижня технічна межа поля буде знаходитись на глибині понад 1600 м, що перевищує допустиму. При кутах менш 10° стає надто значною довжина погоризонтних квершлагів, особливо для світи пластів, що теж має свої недоліки. У таких випадках слід приймати інші технічні рішення, наприклад, розкриття нижньої похилової частини здійснювати додатковими стволами, а весь видобуток передавати по транзитному похилу на останній підйомний горизонт.

За варіантом розкриття, який наведено на рис. 2, шахтне поле завдовжки за падінням Н поділяється на дві рівні частини по Н/2 кожна. Верхня частина розкривається вертикальними стволами і погоризонтним транспортним квершлагом 4. Підготовка шахтного поля в цій частині така ж, як і при розкритті капітальним квершлагом.

До часу повної відробки запасів верхньої частини шахтного поля розкривається і підготовляється нижня його частина завдовжки Н/2. Для цього стволи поглиблюються до відмітки другого робочого горизонту, на якому теж проводять погоризонтний транспортний квершлаг 6. Розміри виїмкових ступенів як бремсбергових, так і похилових приймаються, як правило, однаковими і дорівнюють Н/4.

Схема транспорту вугілля і провітрювання шахтною поля в кожній його частині такі ж, як і при розкритті капітальним квершлагом .

Достоїнства розкриття вертикальними стволами і погоризонтними квершлагами:

· загальні для розкриття вертикальними стволами;

· можливість відробки шахтних полів більших розмірів за падінням без ступінчастих похилів;

· можливість відробки шахтного поля тільки бремсберговими полями; можливість технічного поновлення шахти при спорудженні нових горизонтів.

Недоліки способу розкриття:

· загальні для розкриття вертикальними стволами;

· складність виконання робіт з поглиблення стволів та підготовки нових

горизонтів в умовах діючої шахти;

· більш значні капітальні витрати майбутніх років на розкриття шахтного поля;

· ускладнюється режим роботи підйомів під час переходу робіт з одного горизонту на інший.

Умови застосування:

· великі розміри шахтного поля за падінням (понад 2500-3000 м);

· кут падіння пластів від 10° до 30-35°;

· значна виробнича потужність шахти.

З урахуванням всіх факторів, які впливають на вибір способу розкриття вибираємо більш доцільний - це спосіб розкриття вертикальними стволами і капітальним квершлагом.

3. Підготовка шахтного поля. Загальні поняття

Підготовка шахтного поля -- проведення гірничих виробок після розкриття шахтного поля з метою розподілу його на частини зручніше для розміщення в них очисних вибоїв. Вiдробка вугільних пластів в Україні i в інших вуглевидобувних країнах світу здійснюється здебільшого довгими очисними вибоями лавами. У залежності вид розмiрiв шахтного поля, кута падіння пласта, потрібного навантаження на пласт, напряму просування очисного вибою та декількох інших чинників на кожному з робочих пластів можна розташувати одну - дві або більше лав для цього шахтне поле поділяється підготовчими виробами за простяганням i за падінням на менші частини з метою подальшого розміщення в їх межах виймальних ділянок, котрі будуть відроблятися окремими лавами. До підготовчих виробок відносяться: капiтальнi i панельні бремсберги та похили з хідниками при них; головні, магiстральнi, поверхові i ярусні штреки; флангові вентиляцiйнi i повiтроподавальнi виробки, а також виробки, що примикають до очисних вибоїв, які посуваються за підняттям або за падінням пласта. Підготовчі виробки забезпечують зв'язок між очисними вибоями i розкривними виробками. Вони можуть проводитися по пласту або на деякій вiдстанi від нього по пустих породах для кращої стiйкостi, що широко застосовуються на великих глибинах, при слабких бокових породах пласта, схильності його до раптових викидів вугілля та газу i самозапалювання вугілля.

Вимоги, що подаються до способів підготовки:

До вибору способу підготовки шахтного поля подаються такі вимоги: - забезпечення можливості розміщення запланованого фронту очисних вибоїв; - можливість застосування прогресивних систем розробки; - мiнiмальний обсяг підготовчих виробок;

- мiнiмальнi початкові витрати на підготовку; - швидке введення шахти в експлуатацію; - простота i надiйнiсть роботи транспорту i вентиляції. Перші дві вимоги є основними. Так, коли потрібне число лав на пласті більше чотирьох, поверхова підготовка не дає змоги забезпечити їхнє нормальне розміщення i транспортне обслуговування. У такому випадку треба віддавати перевагу панельний пiдготовцi, при котрій також спрощується застосування прогресивної стовпової та комбінованої систем розробки.

Фактори, що впливають на вибір способу підготовки.

На вибір способу підготовки шахтного поля впливають такі фактори: - гiрничо-геологiчнi - кут падіння пласта, наявність значних геологічних порушень у шахтному полi, напрямок основної системи тріщин у породах покрiвлi пласта, його наводненість та потужність; -гiрничотехнiчнi -- розмір шахтного поля за простяганням, кiлькiсть очисних вибоїв, що треба розмістити в пласті; технологія ведення очисних i підготовчих робіт. -кут падіння впливає на вибір способу підготовки. Так, при кутах падіння пласта менших за 10⁰ можлива виїмка лавами за підняттям i падінням, що дозволяє застосовувати ефективний погоризонтний спосіб підготовки. Кут падіння також обмежує застосування конвеєрного транспорту вугілля. Тому при кутах менших за 25° доцільна панельна підготовка з повною конвеєризацією, а при кутах понад 25°

- поверхова. При горизонтальному або близькому до нього заляганні пластів доцільним є застосування способу підготовки головними штреками. Наявність великих геологічних порушень у шахтному полi ускладнює або робить недоцільним перехід їх очисними вибоями, що примушує ділити поле на окремі частини з межами, пристосованими до цих порушень. У Донбасі бiльшiсть порушень орієнтована за падінням пластів. Це зумовлює розподіл шахтного поля за простяганням на панелі, тобто виникає необхiднiсть застосування панельного способу підготовки. Напрямок основних системи тріщин впливає на орiєнтацiю очисних вибоїв. При слабких породах покрiвлi для попередження Їхнього обвалення в привибiйнiй зоні лiнiю очисного вибою треба розміщувати перпендикулярно до основної системи тріщин. Наприклад, якщо кут падіння пласта дозволяє застосовувати погоризонтну підготовку, а система тріщин орієнтована за простяганням, то може виявитися (при слабких породах покрiвлi), що більш доцільним уданому випадку буде поверховий або панельний спосіб підготовки з виїмкою лавами за простяганням. Наводненість пластів також впливає на орiєнтацiю очисних вибоїв. На обводнених пластах для попередження попадання води в очисний вибій бажана виїмка лавами за підняттям. Якщо ж кут падіння пласта на декілька градусів перевищує гранично допустимі 10⁰, то можливо лiнiю очисного вибою розмащувати діагонально до лiнiї падіння пласта таким чином, щоб просторовий кут лiнiї вибою не перевищував 10°, забезпечуючи при цьому можливість застосування ефективного погоризонтного способу підготовки. У поєднанні з потужністю пласта його наводненість також істотно впливає на вибір способу підготовки. Так, при потужності понад двох метрів i кутах падіння пласта менших за 10є виїмку рекомендується .виконувати лавами за падінням, тобто застосовувати погоризонтну підготовку, однак при наводненості пласта це недопустимо, тому відробку необхідно вести лавами за простяганням, тобто застосовувати інший спосіб підготовки. Потужність пласта грає роль у тому вiдношеннi, що при проведенні виробок по пласту без підривання вмiщуючих порід (при потужності понад 3-3,5 м) спрощується їхнє проведення, підвищуються темпи проходження i скорочуються термін підготовки. Це в поєднанні з високим навантаженням на очисний вибій на пластах такої потужності дозволяє застосовувати просту поверхову підготовку замість, наприклад, панельної. Цим пояснюється широке застосування поверхової підготовки. При значних розмірах шахтного поля за простяганням різко зростають витрати на підтримання поверхових штреків, ускладнюється провітрювання очисних вибоїв. У таких випадках доцільно застосовувати панельний спосіб підготовки. Для ефективного використання високопродуктивних комплексів необхідно завчасно виковувати підготовку виїмкових дiльниць-стовпiв, що простіше здійснити при панельній пiдготовцi у порiвняннi з поверховою. При цьому істотний вплив виявляє наявність високопродуктивної прохідницької техніки, що забезпечує швидкісне проведення виробок, а це, в свою чергу, дозволяє збільшити розміри панелі за простяганням i при сприятливих умовах. Перераховані чинники, як бачимо, по-різному впливають на вибір способу підготовки шахтного поля, нерідко, виключаючи один іншого.

Враховуючи вихідні дані вибираємо два способи розкриття:

Поверхово-блоковий спосіб підготовки..

Панельний спосіб підготовки.

3.1 Поверховий спосіб підготовки

При застосуванні поверхового способу підготовки шахтне поле за падінням поділяють на частини, витягнені за простяганням, що носять назву поверхи і відпрацьовуються в певній послідовності на похилу транспортну виробку, в якості якої може бути капітальний бремсберг, або похил, а при поверховому розкритті -- поверховий квершлаг. Межами поверху є: за падінням -- поверховий транспортний штрек, за підняттям -- поверховий вентиляційний штрек, а за простяганням -- межи шахтного поля.

Достоїнства поверхового способу підготовки:

- порівняно проста підготовка і схема провітрювання шахтного поля;

невеликий обсяг підготовляючих виробок у порівнянні, наприклад, з панельною підготовкою;

- у роботі знаходиться одна транспортна виробка -- бремсберг або похил;

- відсутність перепробігу транспорту вугілля поверховими штреками;

Область застосування поверхового способу підготовки:

- невеликі розміри шахтного поля за простяганням -- до 4-5 км;

- будь-які кути падіння пластів, окрім горизонтальних; - будь-яка потужність, газоносність та обводнення пластів;

- часто -- при розкритті шахтного поля похилими стволами.

3.2 Панельний спосіб підготовки

Сутність панельного способу підготовки полягає в тому, що пласт у межах шахтного поля поділяється на панелі (рис. 3.2.).

Рисунок 1.4 паьний спосіб підготовки шахтного поля 1, 2-- ствол, вiдповiдно, головний і допоміжний; 3 -- капітальний транспортний квершлаг; 4 -- головний транспортний штрек; 5 -- допоміжний бремсберг: б -- панельний бремсберг; 7- вениляцiйний хідник бремсберга; 8, 9-- ярусний штрек, шдповiдно, транспортний i вентиляційний; 10 -- розрiзнi піч; 11 -- головний вентиляційний штрек: 12-- вентиляційний ствол (шурф); 13 -- вентиляційний хідник похилу, 14-- панельний похил, 15-- допомiжний похил; 16-- головний вентиляційний штрек (для провiтрюваня похилого поля); 17-- капітальний вентиляційний квершлаг (для провiтрюваня похилового поля)

Панель - це частина шахтного поля, обмежена за підняттям i паданням. Кожна така частина обслуговується самостійним комплексом транспортних i вентиляційних виробок -- панельним бремсбергом або похилом з ходниками при них або тільки панельними штреками у випадку горизонтального залягання пласта. За простяганням всі панелі в межах виїмкового ступеня з'єднуються головними штреками -- транспортним i вентиляційним.

Останній може бути вiдсутнiм, якщо провітрювання кожної панелі здійснюється через вентиляцiйнi шурфи у верхньої технічні межі на в входах пласта під наноси.

исло панелей у залежить від розміру шахтного поля може бути парним або непарним. За лiнiєю падіння кожна панель поділяється на яруси. Ярусом називається частина панель, витягнена за простяганням i обмежена межами, а за падінням i підняттям -- транспортним вентиляційним ярусними штреками. Похила висота ярусу знаходиться в 100--400 м, Бiльшi размiри відносяться до випадків, коли в ярусі за падінням моститься декілька лав, наприклад, при вiдробцi спареними лапами або при подiленнi яруса на пiд'яруси. Порядок відробки панелей в шахтному полi за лiнiєю простягання може бути прямим, тобто від середини шахтного поля до його меж i. зворотним -- від меж до середини. Правилами технічної експлуатації вугільних i сланцевих шахт рекомендується вiдробка панелей у бремсберговому полi виконувати прямим порядком, а у похиловому -- зворотним. Такий порядок відробки називається комбінованим. Смисл його полягає у тому, що в період будівництва шахти в роботу вводиться найближчі до стволів панелі, що скорочує обсяги проведення виробок (головних штреків), строки будівництва i початкові капiтальнi вкладення. Підробка похилових полiв при цьому буде здійснюватися без додаткових витрат на проведення або відновлення головних вентиляційних штреків, бо вони будуть вже пройдені на всю дожину при вiдробцi бремсбергового ступеня. Порядок відробки ярусів у панелі за падінням такий же як i для поверхів. За простяганням значно частіше застосовується зворотний порядок внаслідок меншої довжини крила панелі у порiвняннi з довжиною крала поверху (при одних i тих же розмірах шахтного поля за простяганням), що полегшує підготовку стовпів у ярусі. Підготовка пласта при парному числі панелей у виїмковому ступені і починається з проведення голових штреків -- транспортного i вентиляційного, -- від розкривного квершлагу до середини панелей, відробка яких планується в першу чергу. Після цього проводяться похилі підготовчі виробки: у бремсберговому ступені на всю його висоту, а у похиловому -- на висоту яруса. Від похилих виробок проводяться ярусні штреки до меж панелі при зворотному порядку відробки яруса або на довжину 60--100 м при прямому порядку. Після проведення розрізних печей і монтажу в них вибійного устаткування приступають до очисної виїмки. Схема транспорту вугілля у шахтному полi при панельний пiдготовцi (за рис. 3.3.): -- при вiдробцi бремсбергового стуленя - лава-8-6-4-З-1; -- при вiдробцi похилового ступеню -- лава-8-14-4-З-I. Схема провітрювання шахтного поля (за рис. 15.1): -- при вiдробцi бремсбергового ступеню -2-3-4-5-8- лава -9-7- 11-12; -- при вiдробцi похилового ступеню -- 2_3-4-15-8--лава--9--13-- 16--1'7--1.

Перевагами панельного способу підготовки є: -- можливість збільшення лiнiї очисних вибоїв на пласті за рахунок одночасної відробки декількох панелей, а звідси зростання навантаження на пласт; -- більш сприятливі умови для застосування більш прогресивних стовпових i комбінованих систем розробки, зумовлені порівняно невеликою довжиною крiла панелі, що також змішує i витрати на підтримання ярусних штреків; -- можливість застосування повної конвеєризації транспорту в межах всієї панелі; -- порівняно проста органiзацiї робіт з метою своєчасної підготовки нових панелей. Недоліки панельного способу підготовки: -- більший, між при поверховому способі, обсяг проведення i підтримання пiдготовляючих виробок; -- бiльшi початкові капiтальнi витрати i більш тривалий період будівництва шахти або підготовки горизонту у порiвняннi з поверховим способом; -- збільшення обсягу транспортування вугілля за рахунок перепробігу по ярусних штреках; -- складна схема повiтропровiдної мережі гірничих виробок. Область ефективного застосування панельного способу підготовки -- полог i похилі пласти з кутами падіння меншими за 25є -- при необхiдності забезпечення високого навантаження на пласт; -- за наявності у шахтному полi значних геологічних порушень, орієнтованих у напрямку падіння пласта, коли вони є природними межами панелей;

З двох вище приведених способів найбільш оптимальним є: - Панельний спосіб

Його перереваги:

· можливість збільшення лінії очисних вибоїв на пласті за рахунок одночасної відробки декількох панелей, а звідси і зростання навантаження на пласт;

· більш сприятливі умови для застосування більш прогресивних стовпових і комбінованих систем розробки, зумовлені порівняно невеликою довжиною крила панелі, що також зменшує і витрати на підтримання ярусних штреків;

· можливість застосування повної конвеєризації транспорту в межах всієї панелі;

· порівняно проста організація робіт з метою своєчасної підготовки нових панелей.

4. Система розробки. Загальні відомості

Для забезпечення можливості вибирання пласта в межах виймального поля необхідно провести відповідні підготовчі виробки, зберегти ці виробки на період проведення очисних робіт в межах цього поля, а в деяких випадках використати їх також і при відпрацюванні сусіднього виймального поля. Підготовчі виробки можна проводити до початку очисних робіт або одночасно з ними, а для їх підтримання залишати цілики невибраного вугілля, викладати з породи бутові смуги та ін.

Системою розробки називають певний порядок проведення підготовчих і очисних робіт, пов'язаних у просторі й часі. До системи розробки ставлять такі основні вимоги:

– безпечне проведення гірничих робіт;

– мінімальні матеріальні й трудові витрати на одиницю продукції;

– незначні втрати запасів корисної копалини.

Залежно від форми і довжини вибою розрізняють дві групи систем:

– системи розробки з довгими очисними вибоями - лавами;

– системи розробки з короткими вибоями - камерами.

Системи першої групи, залежно від послідовності проведення очисних і підготовчих робіт в межах виймального поля, поділяють на три підгрупи:

– суцільні системи розробки;

– стовпові системи розробки;

– комбіновані системи розробки.

Вибір системи розробки вугільних родовищ залежить від геологічних, гідрогеологічних і виробничо-технічних факторів. Ці фактори можуть змінюватися не тільки в межах окремих родовищ і шахтних полів, але й в межах окремих частин шахтних та виймальних полів. Тому в межах одного й того ж поверху чи панелі можуть застосовуватись різні системи розробки з різними параметрами окремих їх елементів.

Основні фактори, які впливають на вибір систем підземної розробки вугільних родовищ, слідуючі: потужність, кут падіння і будова вугільного пласта, міцність вугілля, форма залягання пласта, кліваж в пласті вугілля та вмiщуючих його породах, будова і властивості цих порід, схильність вугілля до самозагоряння, газоносність та обводненість пластів вугілля та вміщуючих їх порід, можливість виникнення гірничих ударів і раптових викидів вугілля і газу, зближеність пластів, глибина розробки, способи механізації виробничих процесів в очисних та підготовчих виробках, а також організація робіт.

Системи підземної розробки пластових родовищ різні і часто складні. Для повної характеристики застосованих чи проектних систем розробки необхідно знати різнопланові відомості та особливості родовища, при яких ці системи розробки застосовуються чи можуть ефективно використовуватися.

Вимоги до систем розробки:

Обрана для конкретних умов залягання пласта система розробки повинна задовольняти наступним основним вимогам: безпека ведення очисних і підготовчих робіт, комфортні умови праці, економічність розробки, мінімальні втрати корисної копалини в надрах та забезпечення охорони навколишнього.

Безпека робіт визначається виключенням можливості завалів очисних вибоїв, вибухів газу та пилу, пожеж, запобіганням падіння людей на круто похилих пластах та їхнього травмування шматками породи або корисної копалини, що падають. Так, наприклад, система розробки смугами за підняттям з тимчасовим магазинуванням вугілля є високопродуктивною системою, однак вона не виключає завалів очисних вибоїв. З цієї причині від її застосування в останні роки відмовилися. З причин високої небезпеки пожежі також відмовилися від застосування камерної системи розробки на потужних крутих пластах, хоча під час Другої Вітчизняної війни при нестачі робочої сили вона застосовувалася на шахтах Кузбасу, забезпечуючи високу продуктивність праці. Обов'язковою умовою безпеки робіт є наявність не менш двох вільних виходів з очисного вибою, а також надійне його провітрювання.

Комфортні умови праці визначаються в основному зручністю роботи, припустимим вмістом пилу і вологи в вентиляційному струмені, та його температурою.

Економічність системи розробки визначається рівнем продуктивності праці і собівартості видобутку 1 т корисної копалини при високій її якості.

Система розробки повинна забезпечувати можливість застосування високопродуктивної вибійної техніки для досягнення високого навантаження на вибій, мінімальні питомі витрати матеріалів і обсяги проведення виїмкових виробок, просту і надійну транспортну мережу.

Вона також повинна забезпечувати мінімальні втрати корисної копалини, оскільки, з одного боку, запаси не відтворюються, а з другої -- зменшення втрат знижує питомі капітальні витрати на будівництво гірничого підприємства, а також побічні витрати на геологічне розвідування родовища.

В окремих випадках припустимо збільшення експлуатаційних втрат вугілля з метою досягнення високої продуктивності праці, меншої витрати матеріалів, зниження собівартості 1 т видобутку. Наприклад, камерна система розробки пологих пластів характеризується в цілому високими втратами корисної копалини, однак відрізняється високими техніко-економічними показниками, тому при значній порушеності пластів і невеликій цінності корисної копалини вона може виявитися економічно доцільною навіть при відносно високих втратах.

Вимоги до систем розробки з точки зору охорони навколишнього середовища зводяться до необхідності залишення породи в шахті, не припускаючи її видачі на поверхню, а також виключення утворення провалів на денний поверхні та підробки будинків і споруд, для чого необхідно застосовувати системи розробки із закладкою виробленого простору.

Фактори, що впливають на вибір системи розробки.

Основними факторами, що мають вплив на вибір системи розробки є: потужність і кут падіння пласта, властивості бокових порід, міцність вугілля, газоносність пласта і вміщуючих порід, схильність вугілля до самозапалювання, обводненість, глибина розробки, взаємне розташування пластів у свиті, схильність пластів до раптових викидів вугілля і газу, способи механізації очисних і підготовчих робіт та ін.

Потужність пласта при виборі системи розробки є одним з основних факторів, що виявляють вплив на спосіб виїмки вугілля, кріплення очисних вибоїв, інтенсивність зсування та обвалення порід, що вміщують корисну копалину; спосіб управління гірничим тиском. За потужністю всі пласти поділяються на надто тонкі -- до 0,7 м, тонкі -- від 0,71 до 1,2 м, середньої потужності--від 1,21 до 3,5 м, потужні -- понад 3,5 м.

Чим потужніший пласт, тим більш інтенсивно відбувається зсування товщі порід над виробленим простором, внаслідок чого ускладнюються процеси кріплення та управління покрівлею. При цьому потрібно вирішувати питання про спосіб виїмки пласта -- на повну потужність відразу або з поділенням його на шари. На потужних пластах підготовчі виробки, як правило, проводяться без підривання бокових порід, що значно спрощує їхнє проведення. Тому на таких пластах можуть застосовуватися системи, для яких характерним є великий обсяг проведення виїмкових виробок.

Параметри системи розробки також змінюються в залежності від потужності пласта. Наприклад, на надто тонких пологих пластах довжину лави за умовами пересування людей та обслуговування обладнання приймають в межах 80-100 м. При збільшенні потужності приблизно до 2,5 м спостерігається збільшення довжини лави до 200-250 м, а при подальшому зростанні потужності довжина лави знов зменшується.

Кут падіння пласта також істотно впливає на вибір системи розробки. За кутами падіння вугільні пласти поділяються на пологі --до 18°, похилі -- від 19 до 35°, крутопохилі -- від 36 до 55° і круті -- понад 55°.

При кутах падіння до 10° можливо застосування систем розробки з виїмкою лавою за підняттям (падінням), при великих кутах -- лавою за простяганням, а при кутах понад 50° -- систем розробки з виїмкою смугами за падінням щитовими агрегатами.

Якщо на пологих і похилих пластах вугілля вздовж очисного вибою переміщується за допомогою спеціальних транспортних засобів (конвеєри, скрепероструги, металеві листи або жолоби), то на крутих пластах відбите вугілля, а також обрушені породи скочуються вниз під дією власної ваги, що викликає необхідність застосування запобіжних приладів для захисту робітників від шматків вугілля і породи, що падають, або надання вибою відповідної форми, що виключає або зменшує імовірність попадання падаючих предметів у місця роботи людей. Зокрема, при виїмці вугілля відбійними молотками вибою лави придають стельоуступну форму.

Властивості бокових порід мають значний вплив на вибір способу виїмки вугілля, кріплення очисного вибою, управління гірничим тиском і охорони виїмкових виробок. В результаті прояву гірничого тиску та вбирання глинистими породами вологи відбуваються так звані явища 'піддування' грунту, що примушує виконувати періодичні її підривання, а це призводить до значних витрат і характеризується високою трудомісткістю робіт. У таких випадках застосовуються спеціальні способи охорони виїмкових виробок, наприклад, двосторонніми бутовими смугами з проведенням штреків позаду вибою лави, або ці виробки проводять по пустих породах паралельно пласту, тобто польовими, а пластові погашають по мірі посування очисного вибою. Обидва ці випадки визначають характерні модифікації суцільної системи розробки.

Міцність вугілля чине вплив на вибір напрямок посування очисного вибою і способу виїмки вугілля. Від неї також залежить продуктивність виїмкових машин. При розробці потужних крутих і похилих пластів з м'яким вугіллям робити виїмку за підняттям небезпечно із-за можливих вивалів шматків вугілля, особливо коли кліважні тріщини розміщені паралельно вибою. В таких випадках перевагу треба віддавати системам розробки з виїмкою за падінням або простяганням.

Газоносність пласта і порід, що його вміщують, може істотно обмежувати навантаження на очисний вибій. Чим вище навантаження, тим більший об'єм повітря треба подати у вибій, однак він обмежується площею поперечного перерізу очисної виробки і допустимою Правилами безпеки (ПБ) швидкістю руху повітря у лаві'. Для досягнення високих навантажень на лаву в цих умовах вибирають системи розробки, що забезпечують подачу повітря у вибій по двох виробках, а третя, вентиляційна, розташовується посередині лави, або ж застосовують комбіновану систему розробки з прямоточною схемою провітрювання та підсвіженням вихідного з лави струменя повітря. На надто газоносних пластах доцільно застосовувати системи розробки з мінімальним числом підготовчих виробок, особливо шо проведені за підняттям.

Схильність вугілля до самозаймання частіше виявляється при розробці потужних пластів. Причиною цього явища є спроможність сірчаних сполучень, що містяться у вугіллі, поглинати кисень, тобто окислятися. Це супроводжується виділенням великої кількості тепла, в результаті чого вугілля розігрівається і при досягненні критичної температури (70-80 °С) самозагоряється.

Найбільш небезпечними щодо виникнення пожеж є роздавлені цілики вугілля і скупчення вугільного дріб'язку у виробленому просторі. При цьому на розвиток процесу самозаймання великий значно впливають наявність і тривалість контакту вугілля із свіжим повітрям.

Для відвернення пожеж у виробленому просторі слід застосовувати системи розробки, які виключали б витікання повітря через нього. Розміри виїмкових полів необхідно приймати, виходячи з того, що час їхньої відробки має бути менше інкубаційного періоду самозаймання вугілля. Якщо залишення ціликів є конче потрібним, то слід приймати їхні розміри такими, щоб виключити їхнє роздавлення.

Обводненість пластів погіршує умови роботи і призводить до зниження продуктивності праці. Сильно обводнені глинисті породи стають менш тривкими, набувають схильності до здіймання. При розробці таких пластів прагнуть вибрати таку систему розробки, при якій вода з пласта і порід, що його вміщують, не надходила б у вибій. З цією метою виїмку здійснюють за підняттям або діагонально до лінії простягання, а також застосовують системи з випереджаючою мережею підготовчих виробок для попереднього осушування пласта. На обводнених пластах нераціональним с проведення штреків з нижньою розкоскою.

Глибина розробки визначає розмір гірничого тиску, який росте пропорційно глибині. При цьому збільшуються навантаження на кріплення, відбуваються деформації боків виробок, що викликає необхідність виконувати їхнє перекріплення. Особливо інтенсивно гірничий тиск виявляється в зонах впливу очисних робіт, де виробки деформуються більш значно. Ці особливості потрібно враховувати при виборі місця розташування та способу охорони виробок, що є елементами системи розробки.

Всі перераховані вище фактори повинні враховуватися при виборі прийнятних варіантів систем розробки для конкретних гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов. При цьому слід мати на увазі, що вплив окремих факторів у ряді випадків може виявитися протилежним. В кінцевому підсумку остаточний вибір системи розробки здійснюється шляхом економічного порівняння конкуруючих її варіантів.

Враховуючи вихідні дані вибираємо дві системи розробки:

Суцільна система розробки зі спареними лавами в ярусі.

Стовпова система розробки зі спареними лавами в ярусі.

4.1 Суцільна система розробки зі спареними лавами в ярусі

Сутність цього різновиду системи розробки полягає в тому, що в поверсі (ярусі) розташовуються дві лави із середнім транспортним штреком, що водночас є і повітроподавальним.

Зустрічаються два варіанти цієї системи:

-- з випередженням верхньої лави;з випередженням нижньої лави.

У першому випадку вугілля з нижньої лави транспортується вверх, а з верхньої лави-- вниз до косовика (штрека), по якому прокладені два конвеєри, що доставляють вугілля на загальний конвеєрний хідник і далі-- на транспортний штрек. При випередженні нижньої лави вугілля з обох очисних вибоїв надходить на конвеєр, розташований на бермі, і далі на штрек, по якому вугілля транспортується конвеєрами. У зв'язку з труднощами забезпечення прямолінійності транспортного штрека, інколи застосовуються пластинчасті конвеєри.

Кожна лава має свій вентиляційний штрек. Верхня провітрюється знизу вверх, а нижня -- зверху вниз, що допустимо на газових шахтах при кутах падіння пластів до 10°. На негазові шахти це обмеження не розповсюджується, однак практичне застосування системи можливо при кутах падіння до 15-18°, що зумовлене можливістю транспортування вугілля по лаві скребковим конвеєром знизу вверх.

Всі штреки проводяться позаду лав з розміщенням породи у бутові смуги, призначені для їхньої охорони..

Достоїнства системи розробки:

-- збільшення навантаження на поверх (ярус);

-- концентрація вантажопотоків з двох лав на один транспортний штрек;

-- менший питомий обсяг проведення і підтримання штреків;

-- можливість ефективної дегазації супутників пласта бурінням свердловин із середнього штрека.

Недоліками, окрім загальних для суцільних систем розробки, є обмеженість умов застосування: тільки пласти потужністю до 1,2-1,3 м з кутами падіння до 10° на газових і до 15-18° на негазових шахтах, з витриманим заляганням при невеликій глибині розробки.

4.2 Стовпова система розробки зі спареними лавами в ярусі

Цей різновид стовпової системи виник в силу прагнення збільшити навантаження на ярус за рахунок збільшення його висоти і зменшити питомий обсяг проведення підготовчих виробок. Характеризується він тим, що в кожному ярусі розташовуються дві лави, і є загальний середній штрек (рис. 3.8), який найчастіше використовується в якості транспортного для обох лав і зрідка -- вентиляційного.

Рисунок 3.8 - Стовпова система розробки зі спареними лавами в ярусі:

а - із середнім транспортним штреком і з відокремленим провітрюванням лав; б - те ж з послідовним провітрюванням лав;

в - із середнім вентиляційним штреком і з відокремленим провітрюванням лав

1- транспортний штрек; 2 - вентиляційний штрек; 3 - повітроподавальний штрек

При використанні середнього штрека в якості транспортного він обладнується стрічковим, а при складній гіпсометрії -- пластинчастим конвеєром або ж локомотивним транспортом.

Провітрювання лав може здійснюватися як відокремленими струменями повітря, так і загальним в залежності від умов, передбачених Правилами безпеки. На негазових пластах, а також газоносних, але з кутами падіння до 10° і безпечних щодо викидів вугілля та газу -- послідовне з підсвіженням по збиральному штреку (рис. 3.8, б).

При використанні середнього штрека в якості вентиляційного транспортування вугілля здійснюється по бортових штреках (рис. 3.8, в), що доцільно лише при високих навантаженнях на очисні вибої.

Достоїнства:

- загальні для всіх стовпових систем;

- зменшення питомого обсягу проведення підготовчих виробок;

- концентрація транспорту вугілля на одну збиральну виробку;

- зростання навантаження на ярус.

Недоліки:

- загальні для всіх стовпових систем;

- складність підтримання середнього штрека на сполученні лав, особливо в зв'язку з можливими взаємними відставаннями і випередженням лав;

- скрути у транспортуванні вугілля вверх з нижньої лави, що обмежує область застосування кутами падіння пластів не більш за 15°, а відносно провітрювання -- умовами, зазначеними вище.

Застосовується ця система розробки на пластах потужністю до 2,0 м з тривкими боковими породами і витриманими елементами залягання.

З двох вище приведених способів найбільш оптимальним є:

· Стовпова система розробки зі спареними лавами в ярусі.

Його перереваги:

-- порівняно гарний стан транспортних виїмкових виробок, які розташовані в масиві вугілля, і малі витрати на їхнє підтримання;

-- вилучення взаємних завад між роботами з проведення виїмкових виробок і очисною виїмкою, що дозволяє ефективно використовувати високопродуктивну техніку в очисних і підготовчих вибоях;

-- концентрація транспорту вугілля на одну збиральну виробку;

5. Виймання вугілля в очисних вибоях

Комбайн забезпечує відбивання і навантаження вугілля на конвеєр. При цьому щодо комбайна пред'являються ряд вимог. Комбайн має бути таким, щоб на конвеєр, високу продуктивність праці при високій якості вугілля та безпеці роботи.

Основними складовими частинами комбайна є електродвигун, подавальний механізм, навантажувальний пристрій та система керування. За конструкцією виконавчі органи комбайнів поділяються на буровий, барабанний та шнековий.

Бурові виконавчі органи руйнують масив шляхом прорізування глибоких кільцевих щілин з наступним змащуванням між кільцевих залишків вугілля. Головним надбанням цього типу є забезпечення високої сортності вугілля і відносно невелике пило виділення.

Недоліками бурового виконавчого органу є неможливість та складність та складність конструкцій через необхідність вирівнювання підошви вибою.

Барабанні виконавчі органи випускаються двох типів: з вертикальною та горизонтальними осями. Барабани першого типу складаються з двох частин які мають змогу переміщуватись одна відносно іншої по вертикалі залежно від потужності пласта. Виконавчі органи з горизонтальною віссю мають два барабани, які також досить легко забезпечують регулювання товщини виймання шляхом підняття-опускання одного з барабанів. Недоліком виконавчих органів барабанного типу з горизонтальною віссю є неможливість самостійного врубування та недостатньо навантажувальна спроможність.

Шнекові виконавчі органи подібні до барабанних з горизонтальною віссю, але мають високі транспортні якості, значно менше подрібнюють вугілля, не потребують додаткових складних навантажувальних пристроїв. Крім того, ці органи з успіхом можуть виконувати операцію само врубування. Для забезпечення повного навантаження вугілля на конвеєр за шнеком потрібно встановити підпірний щиток. Для інших типів виконавчих органів навантаження на конвеєр здійснюють ще за допомогою спеціальних леметів.

Розрахунок довжини лави

Для всіх вугільних пластів потужністю 1,2 ; 1,1; 1,0; 0,8; 1,0 м вибираємо комбайн К-103М.

Вантажні щитки, розташовані між шнеками і торцями корпусу комбайна підвищує інтенсивність вантаження на конвеєр вугілля, відбитого переднім пo ходу комбайна шнеком.

Управляють комбайном і ВСП з пульта управління, встановленого на порталі комбайна. Для натягнення тягового ланцюга на винесені системи подачі мають необхідні механізми.

Пилеподавлення при роботі комбайна здійснюється за допомогою зрошувального пристрою на комбайні. Зони вантаження вугілля ізольовані від дії вентиляційного струменя захисною огорожею із стрічок, що прикріплюються до торців корпусу за кожним з шнеків.

Технічна характеристика комбайна К103М

- Виконавчий орган:

діаметр шнека пo різцям, мм 560,630,710,800 межі регулювання висоти виконавського органу від опорної поверхні конвеєра, мм:

нижньої 560,630,710 верхньої 990,1025, 1170, 1300 верхній опускання виконавського органу нижче опорної поверхні конвеєра, мм 60

- Ширина захоплення, мм 800

Швидкість різання, м/с: 2,87; 3,0 2,6; 2,93

Механізм подачі:

Тип Винесений ланцюговий максимальна робоча швидкість подачі, м/мін 5 тягове зусилля при максимальній робочій швидкості подачі, кН. 200

-Електродвигун:

приводу виконавського орган тип - 2ЭКВ3.5-90; потужність, кВт - 90; кількість-2

- Габаритні розміри комбайна мм. довжина - 4660-5208;ширина - 2160 висота - 560-800; висота корпусу в зоні кріпи - 420-610

- Розрахункова продуктивність, т/хв, при опору моста вугілля різанню, Н/м 120/240/360 3,2/2,8/2,0

Маса, кг комбайна - 10260-11000; комбайна з ВСП-16490-17230 комплекту постачання-27850-31000

Швидкість подачі комбайна:

,де r - ширина захвату комбайна чи смуги вугілля, що виймається (r = 0,8 м);

г-1.3 т/м² - середня щільність вугілля т/м3;

m - потужність пласта або шару, що виймається;

N_ном - номінальна потужність двигунів комбайна;

Н_w, - питомі енергетичні витрати на руйнування вугілля

В_р - опір вугілля різанню

R - показник руйнування вугілля (R=1,1);

Швидкість подачі комбайна за газ. фактором

V = 4 м/с - максимально допустима за правилами безпеки швидкість руху повітря в очисних виробках

b = 2 м - мінімальна ширина привибійного простору лави

m₀ - загальна потужність пласта;

m_п - корисна потужність пласт;

к_вн=1.2 - коефіцієнт, який враховує рух повітря у прилеглому до лави виробленому

просторі;

ц - коефіцієнт, що враховує зменшення поперечного перерізу при вибійного простору внаслідок використання кріплення (ц = 0,9);

к_н - коефіцієнт нерівномірного виділення метану в лаві.

Вибираємо найменшу швидкість подачі комбайна V_n=0,48 м/хв.

1). Розрахунок лави по техніко - організаційних факторах

- за односторонньою схемою:

де Т_зм = 360 хв. - тривалість видобувної зміни;

і_пз =15 хв./зм. - час на підготовчо заключні операції;

t_пр = 7 хв./зм. - час на підривання шпурів в нішах і провітрювання лави;

п_зм = З зм. - кількість видобувних змін за добу;

t_{к 0} = 25 хв. - час на кінцеві операції за цикл. / час на підготовку комбайна для вийманя наступної смуги /

п_ц =3 - ціле число циклів

к = 0,8 - коеф., який враховує простой виймальної машини і втрату робочого часу комбайна;

V_п - швидкість подачі виймальної машини / залежить від потужності двигуна, опору вугілля різанню, а також потужності пласта /

t₃=1 хв. - час на зміну 1-го різця виймальної машини;

r=0.8- ширина захвату комбайна;

т - потужність пласта або шару, що виймається;

Z = 0,05 шт./м - втрати різців на 1 м³ вугілля в цілику

t_д = 0,3 хв. - час на різного роду допоміжні операції, які не перекриваються

роботою комбайна, віднесенні до 1 м. довжини лави;

І_н - сумарна довжина верхньої та нижньої ніш (І_н =8 м);

V_м =10 м/хв. - маневрова швидкість комбайна.

2). Розрахунок довжини лави по фактору вентиляції:

де х - максимально допустима по ПБ швидкість руху повітря (х = 4м/с)

m₀ - загальна потужність пласта шару м;

т_п - корисна потужність пласта (шару), м;

ц - коефіцієнт, що враховує зменшення поперечного перерізу при вибійного простору;

с_о -- коефіцієнт вилучення відбитого вугілля в лаві (с_о = 0,95);

е -- коефіцієнт, що враховує, яка частина метану від загальної метанообільності ділянки проходить через при вибійний простір лави (в середньому е = 0,5);

q -- норма повітря на 1 т добового видобування лави, м³/хв; для шахт I, П, III категорій по метану приймають відповідно 1,0; 1,25; 1,5 м³/хв. Оскільки у нас шахта I категорії по метану, то маємо q = 1,0 м³/хв.

3).Загальна довжина лави з врахуванням добового навантаження:

g_р - розрахункова продуктивність виймальної машини(3,2);

Відношення часу роботи виймальної машини на протязі доби до тривалості доби (24 год чи 1440 хв) прийнято називати коефіцієнтом машинного часу і виражати формулою:

де К₁ - коефіцієнт надійності роботи даного типу виймальної машини (комбайна). Для комбайна, зазвичай, в середньому К₁ = 0,7

К₂ - коефіцієнт, який враховує простої виймальної машини по організаційно-технічним причинам (для комбайна в основному приймають К₂ =0,8.

4). Довжина лави попередньо визначаємо за добовим навантаженням:

g_л - відносне метановиділення лави

Е₁ - частка відносного загального метановиділення, яке обумовлене виділенням метану із пласта, що розробляється через відкриті поверхні Е₂ - частка відносного загального метановиділення, яке обумовлене виділенням метану із виробленого простору Е₂=1-Е₁

С₁ і С₂ - коеф. ефективності дегазації відповідного пласта, що розробляється та виробленого простору

За чинником техніко - організаційним фактором вибираємо довжину лави:

l=132,2 м

Визначення діючої лінії очисних вибоїв

Загальні поняття

Для виконання запланованого видобутку вугілля і забезпечення ритмічної роботи шахти необхідно мати певну лінію очисних вибоїв, під якою розуміється сумарна довжина всіх лав у шахті. Згідно існуючому положенню вона складається з діючих, резервно-діючих і резервних вибоїв.

Під діючими розуміють такі очисні вибої, що працюють повне число робочих змін з видобутку вугілля на добу (як правило, три зміни по шість годин і зрідка -- дві, наприклад, при розробці викидонебезпечних пластів).

Резервно діючими називають вибої, котрі працюють неповне число робочих змін на добу. Вони передбачаються для компенсації втрат видобутку вугілля при виході з ладу або змушених простоях частини діючих лав.

Для забезпечення тривкої і ритмічної роботи шахти у відповідності до рекомендацій §76 ПТЕ необхідно планувати роботу з видобутку вугілля в одну зміну на добу:

- при розробці пластів у сприятливих гірничо-геологічних умовах -- одного очисного вибою з п'яти-шести працюючих на шахті;

- при розробці пластів у складних гірничо-геологічних умовах -- одного очисного вибою з трьох-чотирьох працюючих.

Резервними називають обладнані і підготовлені до роботи вибої, котрі лише періодично вводяться у роботу для поновлення покрівлі у привибійному просторі. Резервні вибої необхідно розміщувати на пластах з низьким рівнем механізації, наприклад, при вийманні вугілля вибійними молотками, врубовими машинами, буро-підривним способом у вибоях з індивідуальним кріпленням.

При розробці крутих пластів небезпечних з раптових викидів вугілля і газу резерв очисних вибоїв повинен складати 15-20% від числа діючих лав.

1). Діюча лінія очисних вибоїв розраховується за формулою:

А_шр- виробнича потужність шахти

- сумарна потужність одночасно розроблюваних пластів к_о2 - коефіцієнт який враховує кількість видобутого вугілля з очисних вибоїв к₀₂=0,9;

Швидкість просування ви вибою можна обрахувати за формулою:

L = 300rп_цК_г = 1512 м/рік

r=0.8 - ширина захвата комбата

К_г=0,9 - коефіцієнт який враховує гірничо геологічні умови

Кількість циклів за добу:

С=0,9- коефіцієнт видобутку в вибої;

L - довжина очисного вибою;

г=1,3 - густина пласта

2). Число діючих вибоїв по одному пласту:

3). Загальна лінія очисних вибоїв на шахті становить:

6. Кріплення гірничих виробок та керування гірським тиском

Кріплення очисних вибоїв є одним з основних виробничих процесів при підземній розробці вугілля. Від якісного і своєчасного кріплення очисного вибою залежать не тільки продуктивна робота людей і механізмів, але й безпека робіт. В даний час створення надійних засобів кріплення, що забезпечують продуктивну й ефективну роботу виймальних машин, у значній мірі визначає прогрес у видобутку вугілля.

Особливо важливе значення набуло питання впровадження механізованих кріплень при вузькозахватній виїмці. З кожним роком область застосування механізованих кріплень розширюється. Однак у деяких гірничо-геологічних умовах вони ще не можуть бути використані, подальший розвиток одержать індивідуальні кріплення.

Кріплення очисних вибоїв повинно задовольняти визначеним технічним, виробничим і економічним вимогам.

До технічних вимог відносяться: міцність, стійкість і твердість кріплення. Виробничі вимоги: забезпечення виконання в привибійному просторі усіх виробничих процесів і пропуску через нього необхідної кількості повітря, мінімальна маса кріплення, механізація її установки пересувки. Економічні вимоги: мінімальна вартість кріплення і найменших трудових витрат на її положення, видалення, перенесення чи пересувку, надійність і довговічність кріплення.

За принциповою схемою конструкції всі кріплення розділяються на індивідуальні, секційні, комплектні й агрегатні.

Індивідуальні кріплення складаються звичайно з несучих і підтримуючих елементів (стійок і верхняків), установлюваних спільно і розбирається цілком чи частково при перенесенні чи пересувці. У залежності від виконуваних функцій ці кріплення можуть розділятися на привибійні і посадкові.

Привибійним називають кріплення, яке роблять у привибійному просторі очисної виробки і призначене для запобігання обвалення в ній порід покрівлі.

Посадковим називають спеціальне кріплення, застосовуване для забезпечення періодичного обвалення (посадки) порід покрівлі за межами привибійного простору по заданій лінії «обріза» покрівлі.

Індивідуальні кріплення мобільні, універсальні, застосовуються майже в будь-яких гірничо-геологічних умовах, на пластах від дуже тонких до середньої потужності включно, однак установка їх є дуже трудомістким процесом, тому що всі операції по кріпленню виконуються вручну.

Секційні кріплення складаються з окремих секцій, що не мають постійних силових і кінематичних зв'язків між собою і з іншим устаткуванням очисного вибою. Секції кріплення за конструктивною схемою розділяються на безстоєчні, рамні і кущові. До безстоєчних відносяться кріплення, виконані у виді огороджувальних щитів і призначені для застосування при відпрацьовуванні пластів по падінню. У секціях рамного типу стійки розташовуються однорядно по напрямку пересування кріплення; у секціях кущового типу - у два чи кілька рядів. Пересувають ці кріплення звичайно за допомогою спеціальних передвижників, лебідок і переносних домкратів.

Комплектні кріплення складаються з окремих комплектів секцій, що не мають постійних силових і кінематичних зв'язків між собою і з іншим устаткуванням. Кожен комплект складається з двох чи більш секцій, рухливо зв'язаних між собою. Пересування кожної секції здійснюється звичайно за допомогою гідродомкратів з опорою на одну чи двох сусідніх секцій цього ж комплекту, що знаходяться під розпором.

Агрегатні кріплення складаються з окремих секцій, що мають постійний силовий і кінематичний зв'язок з іншим устаткуванням лави. Для пересування секцій частина з них обладнана гідродомкратами. Секції, що мають гідродомкрати, пересуваються, спираючи на базову конструкцію, а секції без домкратів пересуваються разом з базовою конструкцією.

Для секційних, комплектних і агрегатних кріплень характерна повна (чи майже повна) механізація процесів їхньої пересувки й установки. Тому їх називають механізованими.

Виробки з арковим кріпленням:

Аркове металеве кріплення знайшло широке застосування як у горизонтальних, так і в похилих виробках. Його виготовляють жорстким і піддатливим, що дає можливість з успіхом використовувати його у виробках з усталеним і неусталеним гірським тиском.

За кількістю складових частин аркове кріплення буває дво-, три- і п'яти ланкове. Переважно використовують три ланкове піддатливе кріплення (для виробок з усталеним гірським тиском), п'яти ланкове кріплення (АКП-5) використовують для виробок з неусталеним гірським тиском.

Аркове три ланкове кріплення складається з верхняка, бокових стояків і між рамних стяжок. Аркове п'яти ланкове кріплення, крім названих частин, має ще ніжки піддатливості, довжина яких залежить від прийнятої величини вертикальної піддатливості в ніжках.

При необхідності мати велику піддатливість, що має місце при проведенні виробок широким вибоєм, застосовують п'яти ланкове піддатливе кріплення. Жорстке кріплення використовують у виробках зі значними термінами використання, де відсутній вплив очисних робіт і встановився постійний гірський тиск (квершлаги, капітальні бремсберги і схили).

Індивідуальне кріплення

Індивідуальне кріплення складається із стояків та верхняків. Верхняк збільшує площу передачі тиску порід до стояків. Залежно від матеріалу, конструкції, принципу дії стояки бувають дерев'яними, гідравлічними, металевими розсувними, в яких використовуються сили тертя елементів замків для забезпечення піддатливості.

Залежно від конструкції гідросистеми живлення ці стояки розподіляються на стояки з внутрішнім і стояки із зовнішнім живленням. В стояках першого типу при опусканні стояка перекачування робочої рідини з поршневої в штокову частину і у зворотному напрямку (при розсуванні стояка) здійснюється за допомогою внутрішнього насосу і фізичних зусиль робітника. Стояк розпирається між підошвою і покрівлею пласта,

В стояках із зовнішнім живленням відповідні підведення рідини з напірної магістралі та відведення її до зливної магістралі, прокладеної вздовж лави, виконують за допомогою перемикання відповідних клапанів, рукояток і перемикачів.

Для промислового використання останнім часом випускають індивідуальні стояки з індивідуальним живленням першої групи типу 2ГСК та з зовнішнім живленням типу 2ГВТ, ГВ-30 з робочим опором 250...300 кН і масою від 23 до 85 кг. Використовують стояки при кутах нахилу до 35° і потужності пласта від 0,7 до 3,4 м. Процес кріплення в лаві досить трудомісткий. Застосування гідравлічних стояків із зовнішнім живленням дає можливості частково механізувати цей процес. Для кріплення привибійного простору використовують також і стояки тертя типу ТУ, Тз робочим опором 150....250 кН.

В комплекті привибійного кріплення використовують часто шарнірні верхняки типів СВ-В, ВВ2 та ін.

При застосуванні індивідуального привибійного кріплення та керуванні покрівлею способом обвалення часто використовують металеві посадкові стояки тертя ОКУМ, що складаються з трьох розсувних частин та верхньої насадки. Дві гвинтові частини дозволяють встановити стояк відповідно до потрібної потужності пласта, а клин забезпечує створення відповідного опору, величина якого становить 1000...2000 кН. Маса стояків від 95 до 361 кг, застосовують їх, переважно, при кутах нахилу до 25°. Пересування таких стояків здійснюється за допомогою гачків, талей, лебідок. На більш похилих пластах при використанні стояків ОКУМ їх з'єднують між собою запобіжними канатами.

Механізоване кріплення

Суттєвого зниження трудомісткості процесу кріплення вдалося досягти при використанні різного типу конструкцій механізованого кріплення, для якого основні операції кріплення (розвантаження стояків, переміщення їх на нове місце, встановлення в робочий стан) здійснюється за рахунок гідравлічної енергії від маслостанції.

Механізоване кріплення виконує функції безпосереднього підтримання покрівлі у привибійному просторі, керування покрівлею, а також забезпечує за допомогою гідродомкратів переміщення конвеєра. В будь-якому положенні кріплення в очисному вибої повинен залишатись прохід для людей розміром не менше 700-400 міліметрів.

За характером взаємодії з породами покрівлі все механізоване кріплення ділять на чотири типи. Кріплення підтримуючого типу забезпечує підтримання покрівлі над очисним вибоєм. Головну роль в ньому відіграють підтримуючі елементи 4 та стояки 5 (рис. 1.6, б). При потужності пластів до 1,2 м використовують тільки цей тип кріплення. В кріпленні огороджуючого типу головним є огороджуючий елемент 3, який перешкоджає переміщенню обвалених порід покрівлі в привибійний простір (рис. 1.6, а).

В огороджуючо-підтрішуючому кріпленні головну роль виконує огороджуючий елемент 3. Підтримуючий елемент 4 відіграє допоміжну роль. В підтриліуючо-огороджуючих типах кріплення функції головного і допоміжного елементів міняються місцями.

Кріплення першого типу має найбільший діапазон застосування: за потужністю пластів - від 0,7 до 3,2 м; за кутами падіння - від 0 до 35°; за стійкістю порід покрівлі - від стійких до середньої і навіть меншої стійкості.

Кріплення другого типу самостійно використовують рідко. Значне застосування знайшло кріплення третього огороджуючо-підтримуючого типу (рис. 1.6, в) на пологих пластах потужністю 1,8.. .4,5 м з породами нестійкими або ж з породами середньої стійкості, які легко обвалюються. Мала ширина виробленого простору, менший тиск порід для цього типу кріплення дає можливість мати лише один несучий стояк на секцію.

Рис. 1.6 Основні типи механізованого кріплення:

а - огороджуюче; б - підтримуюче; в - огороджувально-підтримуюче;

г - підтримуючо-огороджувальне; д - характеристика роботи стояків

1 - підвалина; 2 -- важелі; 3 - задня огорожа; 4 - підтримуючий елемент (верхняк); 5 - стояки; 6 - домкрат

Керування гірським тиском

При вийманні вугілля в очисному вибої оголюється певна площа покрівлі, збільшується тиск на кріплення, на вугільний масив. Для забезпечення нормальних, безпечних умов праці проводиться комплекс заходів з регулювання прояву гірського тиску в робочому просторі очисного вибою. Цей комплекс заходів дістав назву керування гірським тиском. В лавах з пологими і похилими пластами керування тиском зводиться до управління покрівлею. Керування гірським тиском здійснюють декількома способами.

1) Керування гірським тиском способом повного обвалення.

Це найбільш поширений спосіб керування покрівлею, його застосовують практично в усіх вибоях з механізованим і в багатьох вибоях - без механізованого кріплення. Сутність цього способу полягає в періодичному обваленні нависаючих порід покрівлі за межами очисного вибою в міру його посування, що забезпечує зменшення тиску на привибійне кріплення.

Після виймання комбайном чергової західки (смуги) привибійне кріплення переставляють або пересувають на ширину західки. Для забезпечення додаткового опору з боку звільненого простору встановлюють спеціальне посадкове кріплення у вигляді посадкових стояків та додаткового ряду кріплення -органного. При досить слабких породах покрівлі можна обійтись без цього ряду органного кріплення. Тоді має місце 'безорганна' посадка. При використанні механізованого кріплення, яке витримує набагато більше навантаження, ніж індивідуальне, також не застосовують додаткового посадкового кріплення. Характер розподілу гірського-тиску навколо очисного вибою розглядався раніше

2) Плавне опускання покрівлі.

Цей спосіб керування гірським тиском застосовують при наявності в покрівлі (а на крутопадаючих пластах і в підошві) досить пластичних порід, здатних прогинатись без значних порушень. Потужність пласта при цьому не повинна перевищувати І м при похилому падінні та 0,7 - при крутому. У цьому випадку роль спеціального кріплення виконують дерев'яні 'костри', які викладають в один або два ряди вподовж очисного вибою і переносять після просування вибою на 1-2 західки. На крутопадаючих пластах Донбасу цей спосіб використовували в 30 % очисних вибоїв.

Замість дерев'яних 'кострів' в Національній гірничій академії свого часу було запропоновано і досить широко використано пневмобалонне кріплення. Після встановлення на робоче місце балон заповнюється стисненим повітрям від магістралі, прокладеної вздовж лави. Робочий тиск у балонах дорівнює

1,2...2,0 МПа. Розрядження балону здійснюється дистанційно за допомогою спеціального тросу. Трудомісткість робіт по встановленню і перенесенню пневмобалонних кострів на ЗО...40 % нижча ніж дерев'яних, а сама робота більш безпечна.

3) Повне закладання відпрацьованого простору.

Процес закладання включає, крім безпосередніх робіт по укладанню порід у відпрацьований простір, також приготування, складування і транспортування матеріалу до місця закладання.

У практиці знайшли застосування такі варіанти закладання: самоплинне, гідравлічне і пневматичне. Самотинне закладання широко використовують при крутому падінні пластів. Матеріал у вироблений простір лави подають з верхнього, вентиляційного штрека, а переміщається він вниз під дією власної ваги. Перед засипанням у лаві споруджують смуги-засіки шириною 6... 10 м. Трудомісткість такого закладання більш низька порівняно з іншими способами закладання і становить ЗО...60 % від трудомісткості видобування вугілля.

Величина усідання становить 20...40 %. Область застосування -- пласти з кутами нахилу вище 40°.

Технологія гідравлічного закладання виробленого простору включає наступні процеси: подавання закладного матеріалу і води в змішувальну камеру; транспортування пульпи до місця закладання по пульпопроводу; доставка звільненої води по трубі до відстійника, перекачування освітленої води насосом на поверхню від підземного відстійника.

Перевагами цього варіанту закладання є велика щільність (усідання складок 7... 15 %), високий рівень механізації, невелика трудомісткість робіт. До недоліків способу відносять великі капітальні витрати, неможливість сумісництва робіт з виймання і закладання, великі витрати води, складність гідроізоляції очисного вибою, необхідність в допоміжних виробках, а також неможливість застосування у виробках з породами, здатними до розмокання.

Пневматичне закладання забезпечує досить значну щільність закладеного масиву. Матеріал для закладання повинен відповідати певним вимогам і подається до місця укладання струменем стисненого повітря, а перед закладанням породи в лавах відшивають полоси шириною 1,4...2 м. Перевагами пневматичного способу є відносна простота виконання робіт і досить висока щільність утвореного масиву (усідання до 20...ЗО %).

Недоліки способу: значне пилевиділення, значні капітальні витрати, високі вимоги щодо якості матеріалу, швидке спрацьовування трубопроводу. З точки зору охорони навколишнього середовища найбільш ефективним є керування покрівлею шляхом застосування повного закладання виробленого простору.

шахтний виробка квершлаг лава вугілля

7. Шахтний транспорт

Завдання шахтного транспорту:

1) доставки корисної копалини від очисних вибоїв до головного ствола, а для похилих стволів - до поверхні;

2) доставку корисної копалини і породи від підготовчих вибоїв або місць ремонтних робіт, до ствола;

3) доставку матеріалів та обладнання від ствола чи з поверхні до очисних і підготовчих вибоїв та у зворотному напрямку;

4) доставку людей позмінно від ствола до робочих місць і в зворотному напрямку.

Увесь підземний транспорт ділять на дві групи: основний - для доставки корисної копалини, та допоміжний -- для доставки людей і всіх інших вантажів. Сукупність засобів основного і допоміжного транспорту разом із мережею транспортних виробок визначають технологічну схему транспорту. Залежно від місця розташування транспортних засобів весь підземний транспорт поділяють на дві групи: дільничний та магістральний. Дільничний транспорт являє собою сукупність транспортних засобів у межах виймальної дільниці та панелі. Магістральний транспорт - це сукупність транспортних засобів і пристроїв, розташованих у капітальних похилих виробках, приствольних дворах.

Усі технологічні схеми основного транспорту залежно від його структури поділяють також на дві групи: схеми з одним видом транспортування корисної копалини від очисного вибою до ствола й схеми з комбінованим транспортом. Схеми першої групи з локомотивним транспортом застосовують найчастіше при вийманні круто падаючих пластів, а з конвеєрним - при вийманні полого падаючих пластів на шахтах великої потужності.

Для верхніх підповерхів схема транспорту досить складна -- п'ятиланцюгова, для нижніх підповерхів і ярусних штреків простіша -- триланцюгова (наприклад, ярусний відкотний штрек - панельний конвеєрний бремсберг - головний відкотний штрек).

Власне процеси транспортування складаються з монтажу-демонтажу транспортних засобів на окремих ділянках штреку, нарощування чи скорочення окремих ліній, обслуговування їх у процесі експлуатації, управління механізмами на пунктах перевантаження, керування електровозами, наглядом за роботою конвеєрних ліній, за технічним станом окремих транспортних засобів, їх ремонтом.

Конвеєрний транспорт

Це найбільш прогресивний вид транспорту, який надає можливість досягти великої продуктивності і надійності роботи, а висока ступінь автоматизації забезпечує низьку трудомісткість. Цей вид транспорту успішно застосовують для доставки корисної копалини і перш за все по похилих виробках. Недоліками конвеєрного транспорту є необхідність обладнання паралельної системи допоміжного транспорту, високі капітальні витрати, низька технологічна гнучкість.

Залежно від призначення конвеєри поділяють на вантажні і вантажо-людські; за місцем установлення розрізняють вибійні, штрекові, бремсбергові і похилові конвеєри; за тривалістю роботи конвеєри бувають стаціонарними, напівстаціонарними і пересувними.

За матеріалом тягового і несучого органу конвеєри поділяють на скребкові, стрічкові і пластинчасті. Розглянемо особливості застосування цих конвеєрів:

Скребкові конвеєри.

Скребкові конвеєри складаються з металевого жолоба, зібраного з окремих секцій - риштаків, тягових ланцюгів з пластинами - скребками та приводу. Застосовують ці конвеєри для переміщення корисної копалини в очисних вибоях, просіках, печах, а також на виймальних штреках як перенавантажувачі на стрічковий конвеєр. Характерною рисою скребкових перенавантажувачів є здатність їх до оперативної зміни довжини. Перенавантажувачі можуть бути і насувними.

Сучасний вибійний конвеєр виготовляється гнучким і може пересуватись окремими ділянками після проходу комбайна. Конвеєр має міцну конструкцію, здатну витримувати динамічні навантаження від розташованого на ньому комбайна , а в складі комплексу виконує роль опорної балки, до якої підтягуються секції кріплення. Продуктивність таких конвеєрів досить висока: від 260 (конвеєр СП-бЗ) до 600 т/годину і більше (СП 87-ПМ), а призначаються вони для очисних вибоїв з кутом нахилу в діапазоні від Одо 25...З 5 градусів.

Стрічкові конвеєри.

Продуктивність їх залежить від ширини й швидкості переміщення стрічки. Для дільничних виробок використовують конвеєри з шириною стрічки 80 і 100 см (1Л80, 1Л100). Для збільшення тягового зусилля, для збільшення довжини транспортування застосовують стрічку з вмонтованим тросом (1ЛІ00, 2 ЛТ80). Продуктивність таких конвеєрів від 200 до 450 т/годину. Довжина конвеєрів на конвеєрних хідниках при погоризонтній підготовці і стовпових системах розробки перевищує 1000 м і може досягати 3000 м при транспортуванні у напрямку падіння пласта. Однак при наявності викривлень виробок, в першу чергу ярусних штреків, довжина конвеєрних ліній значно менша і в середньому становить 300 м. У стрічкових конвеєрів, на відміну від скребкових, гірська маса не пересувається по ложу конвеєра, а переміщується разом з верхнім вантажним полотном стрічки по роликах, тому і енергетичні витрати на переміщення вантажу на одиницю довжини в декілька разів нижчі, ніж у скребкових.

Для транспортування корисної копалини по капітальних і панельних похилих виробках застосовують конвеєри із шириною стрічки 100 і 120 см продуктивністю від 420 до 1200 т/годину (типу

1ЛУ 100, 2ЛУ 120, 2ЛБ 120 та інші). Для похилих стволів з кутами нахилу до 16... 18 градусів і високій потужності шахт застосовують конвеєри із шириною стрічки 160 см і продуктивністю 2300 т/годину.

Оскільки застосування конвеєрних ліній вимагає прямолінійності виробок і значних матеріальних витрат, то при реконструкції шахт застосування конвеєрної доставки раціонально тільки при наявності значних вантажопотоків і спокійній гіпсометрії пласта. Вибір типу конвеєра для заданої схеми визначається його продуктивністю, яка залежить від кута установлення, напрямку та умов транспортування, властивостей вантажу.

Допустима технічна продуктивність конвеєра менша його приймальної продуктивності і визначається довжиною конвеєра, потужністю його двигунів, кутом нахилу виробки, міцністю полотна стрічки. При експлуатації стрічкових конвеєрів, в першу чергу дільничних, виникає необхідність періодичного вкорочення або нарощування їх. Замість вкорочення застосовують спеціальні розсувні конструкції -- телескопічні конвеєри. Такі конвеєри можуть встановлювати на спряженні лави із штреком. Висувна частина консольної стріли дає можливість скорочувати стрічковий конвеєр через 45 м.

В місцях стикування різних транспортних ділянок (ярусний штрек-бремсберг, похил - магістральний штрек та ін.) влаштовують перевантажувальні пункти типу бункерів; для розвантаження вагонеток з глухим кузовом над бункерами застосовують перекидачі.

Пластинчасті конвеєри.

Основна перевага їх перед стрічковими - це можливість застосування для криволінійних виробок. Але суттєві недоліки цих конвеєрів (металомісткість та енергоємність, складність конструкції, невисока надійність) не дають можливості широко використовувати їх.

Переміщення вантажу на одиницю довжини в декілька разів нижчі, ніж у скребкових.

Локомотивний транспорт

Застосовується для перевезення як основних, так і допоміжних вантажів, тому і знайшов найбільш широке застосування на шахтах Основні переваги цього виду транспорту перед конвеєрним -універсальність, низькі капітальні й експлуатаційні витрати. Недоліками локомотивного транспорту є низька надійність роботи, висока трудомісткість, більш низький рівень безпеки, обмеження кутом нахилу виробок до 0,005, а при застосуванні спеціальних заходів - до 0,05 (50 %о).

Як тяговий орган при локомотивному транспорті найчастіше використовують електровози, рідше - дизелевози, а як посудини застосовують вагонетки з глухим кузовом типу УВГ, які розвантажують на кругових перекидах або вагонетки типу УВД з розвантаженням через дно над спеціальними ямами-бункерами в приствольних дворах. Місткість вагонеток від 1 до 10 м³.

В свою чергу електровози поділяють на контактні та акумуляторні. Електровози першого типу (НКР) використовують постійний струм і під час руху між струмоприймачем і дротом, а також між колесами і рейками утворюються іскри. Тому застосування їх дозволяється правилами безпеки (ПБ) на шахтах негазових і безпечних за пилом, а також на шахтах із невисоким газовиділенням на виробках, по яких поступає свіже, не загазоване повітря. Ці електровози відносять до групи з рудниковим нормальним виконанням (РН). Акумуляторні електровози і електровози на змінному струмі підвищеної частоти з безконтактним зніманням струму з лінії живлення (високочастотні електровози) відносять до групи рудникових підвищеної надійності (РП), їх застосовують на шахтах небезпечних за метаном та пилом (типу АРП-8, 2АМ8Д- 900); їх маса становить від 5 до 24 т.

Для шахт, небезпечних за метаном, на вентиляційних штреках ПБ дозволяють використовувати електровози в рудниковому вибухобезпечному виконанні (АРВ-4,5), а для шахт, небезпечних за раптовими викидами газу і вугілля - гіровози та повітровози.

Гіровоз -- це локомотив, що має великої маси маховик, який розкручується за рахунок енергії стисненого повітря при підключенні до повітроподаючої мережі на початку або в кінці вентиляційного штреку (біля лави). Потім енергія розкрученого маховика передається на ходову частину гіровоза.

Повітровоз має великий бак - акумулятор стисненого повітря, який необхідно періодично поповнювати, і від якого живиться пневмодвигун.

Дизелевози знайшли застосування переважно на рудниках і мають виконання РН, РП або РВ. Вони не потребують перетворювача струму, зарядження, уможливлюють подолання похилу до 17 %о.

Для транспортування корисної копалини та породи знайшли застосування також саморозвантажувальні вагонетки з конвеєром на дні -- бункерні й секційні поїзди. Саморозвантажувальні вагонетки виготовляють самохідними на пневмоколісному ході й застосовують для транспортування гірської маси з підготовчих вибоїв і камер (при камерно-стовпових системах розробки).

Бункер - поїзд складається із шарнірно з'єднаної секції або вагонеток без торцевих стінок; секції утворюють суцільній жолоб, на дні якого розташований скребковий чи вібраційний конвеєр для завантаження та розвантаження гірської маси. Секційний поїзд складається із шарнірно з'єднаних секцій, які являють собою металевий кузов з одним напівскатом. Консольна частина секції опирається на наступну секцію, кінцеві секції мають торцеві стінки, а проміжні - тільки бокові. Розвантаження поїзда проводиться через відкидні днища. При завантаженні поїзда немає потреби у міжвагонному перекритті, що забезпечує економію часу на завантаження, а відношення маси тари до маси вантажу у цього поїзда значно менше, ніж у електропоїздів із звичайними вагонетками.

Ширина колії приймається для сучасних шахт найчастіше 900 мм; колії шириною 600 мм застосовуються переважно на вентиляційних горизонтах, здебільшого старих шахт або у виробках, де розташовані конвеєрні лінії.

Допоміжний транспорт

Задачі допоміжного транспорту - перевезення людей, доставка обладнання та матеріалів від ствола до вибоїв та у зворотному напрямку і переміщування породи з підготовчих вибоїв, місць ремонту виробок до ствола.

Правилами безпеки передбачається механізована перевезення людей у випадках, коли горизонтальна відстань до місця роботи перевищує 1000 м або різниця відміток між кінцевими пунктами перевищує 25 м. Перевезення людей по горизонтальних виробках здійснюється локомотивами, а по похилих - кінцевою канатною тягою. з застосуванням спеціальних пасажирських вагонеток з дахом. При однокінцевій доставці матеріалів, обладнання та породи на з'єднаннях похилої виробки з горизонтальними виробками (наприклад, допоміжних бремсбергів чи похилів - з ярусними, поверховими та головними штреками) роблять заїзди з горизонтальним профілем, так звані верхні та нижні приймальні площадки, на які доставляють вантажі і з яких забираються порожні вагонетки або навпаки. На людських бремсбергах, людських похилах заїздів не влаштовують, а тільки майданчики для посадки й висадки людей.

Монорейкові установки складаються з монорейки, шляхового обладнання, засобів тяги, рухомого складу, вантажопідйомних пристроїв. Монорейкові установки можуть бути з канатною або локомотивною тягою. У першому випадку як тяговий орган використовують безкінцевий канат або головний та хвостовий канати. Вантажопідйомність вагонеток складає 1,0...2,5 т. Такі дороги можуть обслуговувати тільки одну виробку між двома кінцевими пунктами.

Локомотивна тяга використовується для доставки вантажів по горизонтальних виробках і по розгалуженій транспортній мережі до декількох кінцевих пунктів. Як тяговий привід застосовують дизельні локомотиви. Для переміщення людей по похилих виробках використовують також моноканатні крісельні дороги з посадочними площадками. Посадка-висадка здійснюється на ходу без зупинки руху каната.

Як допоміжні транспортні засоби при обслуговуванні навантажувальних пунктів у приствольних дворах, біля конвеєрних бремсбергів, лав, підготовчих вибоїв застосовують штовхачі та маневрові лебідки.

Обчислення довжини конвеєра:

Для комбайна К103М вибираємо конвеєр СП202В1М.

Приблизна довжина конвеєра

N - сумарна потужність конвеєра;

з - коефіцієнт ККД приводу конвеєра;

V_л - швидкість руху ланцюга конвеєра;

в - кут нахилу ставу конвеєра;

f',w' - коефіцієнт опору руху відповідно ланцюга і вугілля;

g₀ - маса одного ланцюга конвеєра; g₁завантаження конвеєра;

8. Вентиляція

Особливість теплового стану повітря в підземних виробках у порівнянні з атмосферним складається, по-перше, у зменшенні добових і сезонних коливань його температури, по-друге, у підвищенні температури в порівнянні із середньорічною на поверхні. Зі збільшенням глибини розробки температура повітря підвищується й у глибоких шахтах при відсутності охолодження може досягати 30^о. Вологість шахтного повітря підвищується внаслідок припливу у виробки підземних вод і при виконанні окремих технологічних процесів і складає в середньому 80-90%.

Забруднення повітря механічними домішками в підземних виробках вищий, чим на поверхні, унаслідок процесів, що відбуваються в шахті, дроблення гірських порід і корисної копалини.

Зміни складу повітря при його русі по гірських виробках полягають в зменшенні вмісту кисню, збільшенні вмісту вуглекислого газу й азоту й у появі газів, що не містяться в атмосфері (метан, окис вуглецю й ін.).

Повітря, що пройшло визначені зміни і заповнює гірські виробки, називається шахтним повітрям. Повітряний струмінь, що рухається від поверхні по стволу до вибоїв, називається нисхідним, а від вибоїв до ствола - висхідним.

Найбільшу небезпеку у вугільних шахтах представляє метан. Він може виділятися з оголених поверхонь пласту, що вміщають породу, з відбитого вугілля і виробленого простору.

У гірських породах метан знаходиться в двох станах: у виді вільного і сорбованого газу. На сучасних глибинах розробки основна кількість метану (до 90%) знаходиться в сорбованому стані. Кількість метану, що міститься в природних умовах у одиниці маси чи обсягу вугілля породи, називається металоносністю.

Основними факторами, що визначають металоносність вугленосних відкладень, є ступінь метаморфізму вугілля, сорбційна здатність, пористість і газопроникність порід, глибина залягання, гідрогеологія й вугленасищенність родовища

Основними джерелами витоку метану є пласти, які відпрацьовують, вміщуючи породи і суміжні пласти та прошарки, із яких через тріщини газ надходить в гірничі виробки, відпрацьований простір. Природна метаномісткість вугільних пластів досягає 30...35 м/тонн і більше.

При проведенні гірничих виробок порушується рівновага внутрішнього тиску газів та порід і метан з оголеної поверхні пласта чи породи, із відбитих кусків виділяється у виробку. Це більш-менш рівномірне виділення метану називають звичайним метановиділенням або газовиділенням.

При підході виробок до тріщин, пов'язаних із пустотами в районі геологічних зрушень і заповнених метаном, виникає інтенсивне виділення газу - суфлярне. Дебіт суфлярів може досягати десятків тисяч кубометрів на добу, а виділення газу продовжуватись від декількох годин до декількох років.

Раптові викиди газу супроводжуються викиданням великої кількості вугільного пилу, а також породи. Кількість метану, який викидається в гірничу виробку, досягає 500 тис. м³, а вугілля - до 14 тис. тонн. З ростом глибини розробки зростає гірський тиск, збільшується небезпека раптових викидів.

Шахти, на яких при проведенні гірничих робіт не було виявлено метану, відносяться до негазових.

У зв'язку з тим, що метан майже вдвічі легший за повітря, при невеликих швидкостях вентиляційного струменю він може накопичуватись у верхній частині виробки. Тому в очисних вибоях і в подальших виробках при кутах їх нахилу більше 10 градусів напрям руху повітря має бути висхідний, для чого від вентиляційного штреку проводять шурфи, вентиляційні стволи або квершлаги.

Як відомо, кількість повітря для всієї шахти визначають декількома способами і приймають найбільший показник.

Так як для вугільної шахти спосіб підрахунку за видобутком завжди дає найбільшу кількість повітря, то в подальшому будемо використовувати тільки цей спосіб. В основі способу підрахунку за видобутком лежить принцип розрідження (розбавлення) шкідливих газів до норм, які допустимі ПБ. Норма розрідження в загально шахтному вихідному струмені п = 0,75% за об'ємом для метану (вуглекислоти). Виходячи з вказаної норми розрідження метану, для шахт І, II і III категорій встановлені норми подачі свіжого повітря в шахту відповідно 1; 1,25 і 1,5 м³ за хвилину на І т добового видобутку

Слід зазначити, що для найбільшої гарантії безпеки вказані норми подачі повітря значно завищені порівняно з тією кількістю повітря, яке слід би подавати в шахту для досягнення необхідної норми розрідження (п = О,75%). Якщо норма розрідження метану в загально шахтному вихідному струмені п - 0,75 % є середньою величиною по шахті, то в струмені, що виходить з окремих вибої у шахті, вміст метану може бути більшим (наприклад, в струмені, що виходить з лави, вміст метану не повинен перебільшувати 1 %) і менше середньої норми.

Спосіб підрахунку за видобутком може бути здійснений одним з двох методів:

· за першим методом кількість повітря визначають одразу для всієї шахти

в цілому і потім її розподіляють по місцях його споживання (по лавах, камерах та ін.);

· за другим методом кількість повітря визначають спочатку для кожного

місця його споживання (лави, камери й ін.) і потім підсумовують по всій шахті.

Перший метод простий і менш трудомісткий, а другий метод, який називають вибійним чи від вибою, більш досконалий за ідеєю, але трудомісткий і потребує наявності великої кількості вихідних даних.

Перший метод. Кількість повітря для всієї шахти визначають за формулою:

м³/хв

q - норма повітря на тону добового видобування, значення q беруть залежно від категорії(1,25);

А_д - добова продуктивність шахти (3000т/добу);

z - коефіцієнт запасу повітря який враховує його витоки та нерівномірність газових (1,45ч1,5).

Q = 1,25*3000*1,5 = 5625 м³/хв

Другий метод. Кількість повітря для всієї шахти визначають за формулою:

, м³/хв

де Q_і - кількість повітря яке необхідне для проведення гірничих виробок, по окремим пластам воно визначається за формулою:

де g_мі - відносне метановиділення по і-тому пласту;

А_і-добовий видобуток з і-того пласта;

n₂-(0,75).

К -коефіцієнт, що враховує гірничотехнічні умови шахти

К=К₁+К₂+К₃+К₄+К₅+К₆+1,

де: К₁ - коефіцієнт, який враховує витоки повітря за етапами виймання ділянок залежно від порядку відпрацювання шахтного поля -(0,35) прямий порядок відпрацювання

К₂ - коефіцієнт, який враховує провітрювання виробок : при пластовій і прямому відпрацюванні К₂= 0,15;

К₃ -коефіцієнт, який враховує витоки і розподіл повітря в залежності від кількості одночасно розроблюваних горизонтів при 1 горизонті К₃= 0,1;

К₄ - коефіцієнт який враховує окреме проведення камер =0,1

К₅ - коефіцієнт який враховує кількість ділянок, що провітрюються, при 1-4 К₅=0,2.

К₆- коефіцієнт який враховує схему вентиляції шахти, для флангової схеми К₆=0,2.

К=0,35+0,15+0,1+0,1+0,2+0,2+1=2,1

m_і- потужність і-того пласта.

А₁=1,2*3000/5,1=705,88 м Q₁=7*705,88 /14,4*0,75=457,52 м³/хв

А₂=1,1*3000/5,1=674,06 м Q₂=7*674,06 /14,4*0,75=419,39 м³/хв

А₃=1,0*3000/5,1=588,24 м Q₃=7*588,24 /14,4*0,75=381,27 м³/хв

А₄=0,8*3000/5,1=470,59 м Q₄=7*470,59 /14,4*0,75=305,01 м³/хв

А₅=1,0*3000/5,1=588,24 м Q₅=7*588,24 /14,4*0,75=381,27 м³/хв.

К=0,35+0,15+0+0,1+0,15+0,2+1=2,1

=Q₁+ Q₂+ Q₃+ Q₄+ Q₅= 457,52+419,39+381,27+305,01+381,27=1944,46 м³/хв

=1944,46*2,1=4083,37 м³/хв

9. Шахтний водовідлив

Шахтний водовідлив, призначений для відведення води з шахти на поверхню. Величина водоприпливу залежить від гідрогеологічних умов, в яких відпрацьовують пласти корисної копалини, від складу, структури порід, глибини відробки, системи розробки і характеризується коефіцієнтом водоприпливу - співвідношенням кількості кубічних метрів виданої води до кількості видобутої корисної копалини за добу. Як правило, коефіцієнт водоприпливу перевищує одиницю, а весною при таненні снігу може збільшуватись в 1,5-2 рази. Для Донецького басейну нормальний абсолютний водоприток у шахті становить близько 100-150 м²/годину.

Після вибирання корисної копалини гірські породи вище відпрацьованого пласта обвалюються, просідають, утворюється додаткова система тріщин, по яких вода з вище розташованих горизонтів і навіть із поверхні поступає у відпрацьований простір, очисні вибої, в підготовчі виробки. Система гірничих виробок планується таким чином, щоб шахтна вода з усіх дільниць по водовідливних канавках стікала у водозбірник шахти, де механічні домішки осідають у вигляді мулу, а очищена вода з приймальних колодязів відкачується відцентровими насосами на поверхню. В насосній камері встановлюють три насоси, один із яких використовують як робочий, другий - резервний, а третій можуть ремонтувати. Продуктивність насосів залежить від величини максимального водоприпливу і може досягати 400 м³/годину при напорі до 600 м.

При більшій висоті нагнітання (на глибоких шахтах) влаштовують проміжні перекачні горизонти.

Основним способом боротьби з припливом води є її видалення із шахти (відкачка) водовідливними насосними установками (насос і електродвигун).

По призначенню водовідливні установки підрозділяють на головні, допоміжні і тимчасові..

Головні установки призначені для відкачки на поверхню всієї чи основної частини припливу води. У камері головного водовідливу встановлюються не менше трьох насосних агрегатів, якщо приплив води більше ніж 50 м² на годину. Кожний з насосів повинен мати продуктивність, що забезпечує відкачку максимального добового припливу води в шахту не більше ніж за 20 годин.

Камера має два хідника, з яких один горизонтальний, а інший похилий (водотрубний), по якому прокладаються і виводяться в клітьовий ствол водовідливні постави. Водотрубний хідник примикає до ствола на висоті не нижче як на їм від рівня підлоги насосної камери, котра, в свою чергу, повинна бути влаштована на 0^А5 м вище за підошву приствольного двора. Оскільки рівень підошви приствольного двора змінний (різниця висот може сягати 1,5 м і більше), що викликає відому невизначеність, проектні інститути приймають за вхідний рівень головок рейок приствольного двору в місці сполучення його зі стволом, по якому прокладені водовідливні постави. Кут нахилу хідника повинен бути не більше за 30°. Він обладнується рейковим шляхом. Для зручності робіт по прийому насосів і двигунів у місці сполучення хідника зі стволом обладнується горизонтальна площадка з поворотною плитою. На площадці встановлюється електрична лебідка для спуску і підйому по хіднику вантажів. У горизонтальному хіднику встановлюються металеві грати і герметичні двері для ізоляції насосної камери при проривах води.

У насосній камері споруджуються один або декілька водозабірних колодязів у залежності від числа насосів. В останній час влаштовується один водоприймальний колодязь, що з'єднується з вітками водозбірника, а вздовж насосної споруджується водозабірна траншея, в яку опускаються всмоктувальні трубопроводи насосів.

Водозбірник повинен складатися не менше ніж з двох ізольованих одна від одної виробок. Місткість водозбірника розраховується не менше ніж на 4-годинний максимальний приплив води. Вода з кожної вітки водозбірника надходить у приймальний водозабірний колодязь через труби, на яких встановлені засуви. Останні дають можливість регулювати надходження води в колодязь при аварійних ситуаціях (прориви води в шахту).

Допоміжні установки служать для відкачки води з окремих ділянок. Тимчасові установки застосовуються при проведенні капітальних гірських виробок.

Шахтні води, як правило, жорсткі, а часто і з високою кислотністю, непридатні для побутового і технічного використання. Жорсткість води визначається наявністю в ній солей кальцію й магнію, а кислотність - наявністю у воді сірчаної кислоти. Кислотні води мають червонуватий відтінок, окислюють металеві поверхні кріплення, рейкових колій, деталей насосів й інших машин. Крім того, в шахтній воді можуть бути присутні шкідливі мікроорганізми та інші органічні речовини, тому ця вода непридатна до вживання.

Відкачена на поверхню вода відстоюється, проходить спеціальне очищення і тільки після того, як її якість буде відповідати санітарно-технічним вимогам, може перепускатись чи перекачуватись у відкриті водоймища.

10. Шахтний підйом

Камера сполучення приствольного двору з клітьовим стволом служить для прийому і підйому людей, вагонеток з матеріалами і устаткуванням, а також довговимірних матеріалів -- труб, рейок та ін. Висота сполучення згідно з ПТЕ повинна бути не менше за 4,5 м від головок рейок з постійним пониженням до нормальної на дільниці завдовжки не менш ніж 5 м. Ширина сполучення приймається в залежності від кількості рейкових колій, ширини між коліями, рівна відстані між осями клітей, і проходу для людей по 1 м з кожної сторони.

При обладнанні підйому двоповерховими клітями для прискорення посадки людей в кліть на сполученні споруджується спеціальна площадка, що дає змогу виконувати одночасну посадку в обидва поверхи.

При одноповерхових клітях і відсутності хвостових канатів зумпф клітьового ствола неглибокий (до 2,0 м), в ньому розміщуються металеві балки для кріплення канатів парашутних приладів'.

Зумпф заповнюється водою, надлишок якої збігає у приствольний двір. При багатоповерхових клітях зумпф повинен мати таку глибину, щоб у ньому могли розміститись нижні поверхи клітей. За наявності хвостових канатів (при великій глибині ствола або при багатоканатних підйомах) глибина зумпфа досягає 40 м, тому з'являється необхідність мати у ньому водовідлив, для чого в зумпфі споруджується насосна камера. В останній час відмовляються від зумпфового водовідливу, а воду спускають спеціально пройденою для цього виробкою у зумпф скіпового ствола, який має значно більшу глибину, ніж зумпф клітьового.

Безпосередньо на сполученні ствола з приствольним двором встановлюється станок сполучення з металевих балок для кріплення напрямних провідників. Якщо застосовуються лобові провідники, тобто по торцям кліті, то, зрозуміло, такі провідники на сполученні замінюються на бокові і кріпляться до станка сполучення.

Процеси піднімання й опускання вантажів по вертикальних стволах називають шахтним або рудниковим підйомом. По головних стволах здійснюють піднімання корисної копалини і породи, по допоміжних - опускання і піднімання обладнання, матеріалів, людей.

У старих шахтах невеликої продуктивності піднімання породи може здійснюватись по допоміжних стволах клітями у вагонетках (рис. 26, а). Підйом по головних стволах здійснюється в скіпах (рис. 26, б). Підйомна установка може обслуговувати один або декілька горизонтів. У першому варіанті зручно використовувати одну підйомну машину для двох скіпів або двох клітей. У цьому випадку розвантаження однієї посудини суміщається із завантаженням іншої; економія часу відбувається завдяки суміщенню операцій завантаження розвантаження та завдяки синхронізації динаміки руху посудин (прискорення, сповільнення).

Підйомна установка складається з підйомної машини, копра з направляючими шківами. Через барабан підйомної машини та шківи направляються в ствол два канати, до яких підвішують кліті або скіпи. При застосуванні односкіпового або однокліткового підйому на другий кінець каната підвішують противагу. Такі установки можуть обслуговувати декілька горизонтів. Двоскіпові та двокліткові установки призначаються для обслуговування одного горизонту.

Для глибоких шахт використовують підйомні машини з багатоканатними шківами тертя та баштові копри. Ці машини порівняно з машинами з барабанними органами та одноканатними шківами більш безпечні, мають меншу масу; відпадає потреба і в обладнанні парашутних пристроїв на клітях, забезпечують піднімання вантажів із великої глибини. При будівництві стволів застосовують пересувні підйомні машини та тимчасові стаціонарні машини, тимчасові та постійні копри.

11.Технологічний комплекс поверхні шахти

Поверхня шахти - це комплекс будинків, споруд та обладнань, розташованих поблизу шахтних стволів, що утворюють промислову площадку шахта. Їх призначення -- видача вугілля з шахти на поверхню, його переробка i відправлення споживачу; прийом i складування породи; спуск підйом людей, матерiалiв і устаткування; подача у шахту повітря для провітрювання гірничих виробок; забезпечення гірничих робіт електро або пнемо енергією; виробничо-побутове обслуговування працiвникiв; очистка шахтних вод, а також виконання інших виробничих процесів, що забезпечують безперебійну роботу гірничого підприємства. До складу поверхового комплексу входять: технологiчнi вузли i лiнiї по прийому, обробці і навантажено вугілля, а також по прийому і навантаженню породи; стацiонарнi установки (вентиляторні, компресорні, котельні та iн.); комплекс обміну і відкатки вагонеток у надшахтних будинках; служби ремонту устаткування; споруди складського господарства; будинки адміністративно - допоміжного призначення та ін.

Основна вимога до шахтної поверхні -- раціональне компонування будинків споруд, що забезпечує: - необхідну пропускну спроможність;

- мінімальний об'єм будинків i споруд і мiнiмальнi витрати ва їх спорудження;

- мінімальний штат робiтнiкiв по їх обслуговуванню.

Ступінь досконалості поверхні істотно впливає на рівень технiко-економiчних показників шахти.

Технологiчнi комплекси поверхні старих шахт характеризуються значним числом окремих дрібних технічних і адміністративних будинків, що займають значні площі зі складною схемою руху вантажів по поверхні i з великим штатом обслуговуючого персоналу. Майже всі будинки основного призначення зведені у три великих блока: головного ствола допоміжного ствола i адміністративно-побутового комбінату.

Блок головного скіпового ствола включає: копер скіпового підйому; споруди i приміщення для приймання з шахти вугілля,; підйомних установок та котельну, Блок допоміжного ствола включає: копер клітьового підйому для спуску i підйому людей, матерiалiв та уставання. комплекс з обміну вагонеток; приміщення ремонтних майстерень; компресорну якщо в шахті використовується енергія стислого повітря; склади змащувальних матерiалiв та ін.

Блок адміністративно побутового комбiната являє собою комплекс приміщень допоміжного призначення складаються з трьох основних частин: адміністративно конторської частини з диспетчерської i АТС; навчальним пунктом; банної частини, яка включає душову. гардеробну, лампову, пральню.

Деякі будинки i споруди допоміжного призначення із-за своєї специфіки i особливих вимог до них не бути блоковані. Це. передусім, будинок вентиляторної установки що споруджується біля скіпового ствола i з'єднується з ним земним каналом. На окремих площадках розташовуються електропiдстанцiя, резервуари для води, естакади та iн.

Генеральний план поверхні шахти

На рис. 11.1 показаний генеральний план поверхні однієї з сучасних шахт Донбасу.

Рис. 11.1. Генеральний план поверхні шахти

1-адміністративно-побутовий комбінат; 2-- блок головного i допоміжного стволів; 3,4-- ствола допоміжний i головний; 5--збагачувальна фабрика; б-- вугленавантажувальний пункт 7-- вугільний склад 8-- котельня 9-- породонавантажувальний пункт; 10-- резервуар вода; 11 вентиляційний канал; 12-- будинок вентиляторів; 13-- електропідстанція; 14-- склад кріпильних матерiалiв; 15-- козловий кран

Розробка генерального плану являє собою складну технічну задачу, бо при цьому необхідно враховувати безліч чинників i вимог, що подаються до планування i забудiвлi промислової площадки шахти i до розміщення інженерних мереж. Визначальним чинником при проектуванні шахтної поверхні технологічний комплекс, тобто схема руху i обробки вугілля на поверхні, У свою, розташування вузлів технологічного комплексу зумовлюється взаємним розташуванням стволів та підходом залізничної колії

При розробці генерального плану повинні дотримуватися певні архітектурно - планувальні принципи забудiвлi площадки. Виробничі будинки i споруди групуються у вiдповiднi зони по принципу єдності виробничого процесу з урахуванням санітарних i протипожежних вимог, вигляду обслуговуючого транспорту i однорідності інженерного обслуговування. З точки зору функціональності на території промплощадки видаляють такі зони: соціальна, виробнича, підсобна та складська. На деяких шахтах може бути зона збагачувальної установки.

Соціальну зону утворюють допомiжнi будинки i споруди загально шахтного призначення -- АПК, столова, медпункт, пожежне депо, стоянка транспорту та iн., що розташовуються з боку основних проходів i в'їздів на промислову площадку. Виробнича зона включає об'єкти основного технологічного комплексу

Підсобну зону складають будинки i споруди, обслуговуючі основне виробництво, група споруд енергетичного призначення (ТЄЦ, котельні, калориферні, вентиляторні, компресорні, електропiдстанцiї та iн.), по можливості ближче до основних споживачів та джерел палива i води; ремонтно - механiчнi майстерні; блоки споруд водопроводу i каналiзацiї та ін. Зона складського і транспортного господарства шахта включає вугільні склади, матеріальні склади (наприклад, кріпильних матеріалів), бункера, пункти завантаження вугілля і породи та iн. Ця зона розташовується вздовж пiдїздних транспортних шляхів -- залізничних та автомобільних внутрішніх доріг.

Відстані між будинками приймають мiнiмальнi можливими щодо технологічних, транспортних та інших умов, але не менш тих, що встановлюються у вiдповiдностi до положення

Склади вугілля, породонавантажувальнi пункти та інші об'єкти з інтенсивним пилоутворенням повинні розташуватися на вiдстанi не менше за 100 м від повітрянозаборних споруд шахти з підвітряної сторони. Склади лісних матерiалiв мстяться на вiдстанi не менше за 80 м від повiтроподавальних стволів.

На шахтах Донбасу, з 1985 р. заборонено відводити нові землі під породнi відвали, тому для розміщення породи, що видасться з шахти необхідно використати байраки, балки та iншi ділянки, непридатні для сільськогосподарських цілей. Повинна передбачатися наступна рекультивація них ділянок, тобто вирівнювання, покриття поверхні родючим шаром землі, посадка дерев

У зв'язку з екологічними проблемами, що виникають в гiрничо-видобувних районах, на шахт повинен бути передбачений комплекс заходів по охороні навколишнього середовища, Забруднені мiнералiзованi та кислі шахтні води перед скидом їх у водосховища повинні проходити обробку: очищення, опріснення, нейтралiзацiю. Забруднене повітря, що викидається шахтними вентиляторами в атмосферу, містить вугільний та породний пил, а також домішки шкідливих газів i теж підлягає вiдповiднiй очистці

Технологічний комплекс головного ствола (скіпового) ствола

У комплекс споруд скіпового ствола входять технологiчнi вітки: вугільна та породна. Схема вугільної вітки визначається в основному, маркою та якістю вугілля, що видобувається, зольністю місцем його збагачування. Збагачування може виконуватися:

- на групових фабриках що збагачують вугілля групи шахт i розташовуються звичайно на промплощадці однієї з них;

- на центральних збагачувальних фабриках, о споруджуються окремо від шахт.

- на індивідуальних збагачувальних фабриках, розташованих безпосередньо на поверхні шахти;

- на групових фабриках, що збагачують вугілля групи шахт і розташовуються звичайно на промплощадці однієї з них;

- на центральних збагачувальних фабриках, що споруджуються окремо від шахт.

Більшість діючих зараз шахт були побудовані тоді, коли тільки невелика частина видобутку спрямовувалася на збагачування до фабрик, а основна кількість вугілля відправлялась споживачу без збагачування. На цих шахтах організовувалась ручна вибірка породи.

Ручна вибірка породи здійснюється з вугілля класу плюс 150 мм. Вугілля зі скіпів надходить у «приймальний бункер, звідки живильником подається на грохот, що розділяє вугілля на два класи -- плюс 150 і мінус 150 мм.

Клас плюс 150 мм спрямовується на стрічковий конвеєр, де здійснюється ручна вибірка породи, дерева і металу. Далі очищений продукт надходить у дробарку з максимальною крупністю дробіння 150 мм. З дробарки вугілля класу 0-150 мм змішується з класом мінус 150 мм грохота і подається на стрічковий конвеєр, яким транспортується на збагачувальну фабрику або до навантаження.

Якщо шахта видобуває енергетичне вугілля або антрацит, то перед навантаженням він минає ряд грохотів, де розсортировується на товарні класи 0-6, 6-13, 13-25, 25-50, 50-100 і понад 100 мм, кожний з яких відвантажується споживачу окремо, оскільки відпускна ціна енергетичного вугілля залежить від його класу крупності.

На сучасних шахтах ручна вибірка породи не передбачається. Тому, якщо вугілля відвантажується споживачу в рядовому вигляді для безпосереднього використання, на поверхні передбачається установка для механічної вибірки породи -- сепаратор з важкою суспензією, рентгено-сепаратор або дробарка виборчої дії.

Для доставки вугілля споживачу можуть використовуватися різні види транспорту: залізничний, автомобільний, конвеєрний, канатними дорогами та ін. Найбільше розповсюдження отримав залізничний транспорт.

Навантаження в залізничні вагони здійснюється з навантажувальних бункерів, куди вугілля конвеєрами доставляється по естакадам.

Технологічний комплекс допоміжного (клітьового) ствола

До функцій комплексу допоміжного ствола входить виконання процесів і операцій щодо спуску в шахту і видачі з неї різноманітного устаткування і матеріалів, кріпильного лісу і металу, рейок, труб та ін. Загальний обсяг вантажопотоку по допоміжному стволу на шахтах Донбасу складає 20-40 тис_; т на рік на 1000 т добового видобутку.

Для прийому і обміну вагонеток, що видаються з шахти, спуску і видачі устаткування, спуску-підйому людей в надшахтному будинку у допоміжного ствола споруджуються приймальні площадки. На старих шахтах є дві приймальні площадки: верхня для прийому вагонеток з вугіллям і породою і нижня -- для спуску устаткування і матеріалів. Спуск-підйом людей здійснюється як з нижньої, так і з верхньої площадки, а при двоповерхових клітях -- водночас з обох площадок. У надшахтних будинках нових шахт передбачається тільки одна нижня приймальна площадка.

При обміні і відкатці вагонеток здійснюються такі операції:

установка кліті на рівні приймальної площадки; виштовхування і заштовхування в кліть вагонетки;

- розвантаження вагонеток, якщо вугілля або порода видаються клітями і доставка їх до ствола.

- очна установка кліті на рівні приймальної площадки забезпечується за допомогою спеціальних посадочних приладів -- посадочних кулаків або хитних площадок.

Посадочні кулаки підставляються під кліть і фіксують положення головок рейок у кліті точно на рівні головок рейок у надшахтному будинку у ствола. При цьому кулаки сприймають повністю вагу кліті, а отже розвантажують підйомний канат. По цій причині їх не можна застосовувати при підйомах тертя, коли неприпустиме розвантаження канату від кінцевого вантажу. У таких випадках застосовуються в якості посадочних приладів хитні площадки, що встановлюються по обидві сторони кліті, тобто з боку входу і виходу з неї. Коли площадки підняті вверх (неробочий стан), кліть минає вільно. При опусканні площадки в робоче положення вона спеціальними виступами лягає на підлогу кліті і укріпленими на ній відрізками рейок з'єднує колію в кліті з рейками надшахтного будинку.

Існуючі конструкції хитних площадок придатні для установки на проміжних горизонтах глибоких шахт, де витяжка канату (а, отже, і різниця в рівнях головок рейок) може доходити до 750 мм.

Стопори бувають затримуючі та дозуючі.

Затримуючі стопори встановлюються перед клітями. При їх відкриванні вагонетка самокатом або за допомогою штовхана потрапляє у кліть.

Дозуючі стопори призначені для регулювання надходження вагонеток у відповідні кліті (точніше, на їх затримуючі стопори). Вони мають чотири кулаки (по два на кожній рейці путі), що працюють синхронно. При відкриванні передніх кулаків вагонетка самокатом спрямовується на затримуючий стопор потрібною кліті. У цей час друга пара кулаків затримує інші вагонетки партії. При закриванні передніх кулаків задні відкриваються і пропускають одну вагонетку до упора у передні кулаки і т.д.

Істотними недоліками кільцевої схеми відкатки вагонеток є:

- залежність самокатного руху від стану рейкового путі (скривлення, забрудненість) та кліматичних умов (обмерзання вагонеток);

- значні розміри надшахтного будинку і велика кількість устаткування (гальма, стопори, компенсатори висоти та ін.).

У проектах будівництва нових шахт застосовується схема обміну і відкатки вагонеток з перестановочними платформами (рис. 12,2, б), що має порівняно більшу продуктивність (50-60 вагонеток за годину), невелику кількість механізмів. Вона займає невелику площу надшахтного будинку. Обслуговують схему два-три працівника.

Перестановочні платформи призначені для переміщення вагонеток у напрямку перпендикулярному осі колії в кліті при одночасній компенсації самокатних похилів. Вхід вагонеток на платформу і вихід з неї здійснюється за допомогою штовханів або лебідок.

12. Приствольні двори

Приствольним двором називається комплекс виробок, розташованих у стволів, що з'єднують їх з головними виробками горизонту i призначених для обслуговування гірничих робіт на горизонт у вiдповiдностi з призначенням стволів, а саме: прийому видобутого вугілля та породи i перевантаження їх на транспортні засоби стволів; прийому та видачі устаткування, матерiалiв, людей; водовідливу, вентиляції та ін.

Багатозначність функцій приствольних дворів викликає необхiднiсть мати в них, окрім транспортних виробок, цілий ряд камер різного виробничого призначення. Обсяги сучасних приствольних дворів досягають декількох десятків тисяч кубічних метрів у свiтi кріплення. Розмащуються вони в тривких бокових породах i кріпляться, як правило, монолітним бетоном, а у місцях із слабкими породами i при великій глибині розробки - залізобетоном

Основні вимоги до приствольних дворів:

- забезпечення необхідної пропускної спроможності для горизонту, що обслуговується; - мiнiмальний штат працiвникiв по їх обслуговуванню;

- мiнiмальний обсяг виробок i камер та мiнiмальнi вартість їх спорудження;

- простота схеми руху потягів у дворі вiдсутнiсть зустрічних рухів

- забезпечення безпеки робіт.

На вибір технологічної схеми приствольного двору впливають такі чинники: - тип стволів та їх кiлькiсть;

- тип підйомних засобів по стволах;

- вид транспорту в приствольному дворі;

- принцип та схема руку составів у приствольному дворі;

- схема розкриття шахтного поля;

- розташування віток приствольного двору відносно головної виробки, до якої він примикає.

Спрощена класифiкацiя приствольних дворів (ПД) вугільних шахт наведена на рис.

Класифiкацiя приствольних дворів

За типом стволів, що розкривають шахтне поле, розрізняють приствольнi двори при вертикальних стволах та при похилих стволах.

У залежності від кiлькостi вертикальних Стволів у приствольному дворі, розрізняють двори при одному, двох i трьох стволах.

У залежності від підйомних сосудів у стволах бувають клiтьовi i скипо-клітьові приствольнi двори. Зараз , як правило, проектуються скипо-клiтьовi двора з видачею вугілля i породи в скіпах i виконанням допоміжних операцій клітьовими стволами. При блокових здвоєних стволах можуть бути клiтьовi приствольнi двори.

За видом транспорту в приствольному дворі останні поділяються на три типи: приствольнi двори з локомотивним, конвеєрним та гiдравлiчним транспортом. За принципом руху поїздів розрізняють приствольнi двори з не потоковим рухом составів та з потоковим, що визначається типом шахтних вагонеток. При вагонетках з глухим кузовом типу ВГ розвантаження. їх здійснюється в кругових перекидачах окремо для вугілля та породи. У цьому випадку необхідно два самостійних вiдвiтлення в приствольному дворі вугільне породне, а, отже, необхідно виконувати розчеплення вагонеток в составі для спрямування у вiдповiднi вітки i при цьому здійснювати маневрові операції составом, що i характеризує непроточний принцип його руху.

При вагонетках з донним розвантаженням та розвантаження їх здійснюється автоматично без зупинки составів (на ходу), що й зумовлює поточність їх руху. Почому, с тільки одна вантажна вітка: вагонетки з вугіллям розвантажуються над вугільною ямою, а з породою - над породною.

У залежності від схеми руху составів розрізняють приствольнi двори з круговим рухом та човниковим. Приствольнi двори з круговим рухом составів (як з потоковим, так i не потоковим) можуть бути з двостороннім надходженням вантажу (з двох крил) та з одностороннім. В останньому випадку такий приствольний двір прийнято називати петльова. Приствольнi двори з не потоковим човниковим рухом також можуть бути односторонні або двосторонні, У першому випадку вона називаються тупиковими. Приствольний двір визначається в основному схемою розкриття.

У залежності від розташування вантажних віток відносно головно транспортних виробки, до якого вона примикають, розрізняють паралельні, перпендикулярні i дiагональнi приствольнi двори. У свою чергу розташування віток приствольного двору визначається орієнтуванням вiсi підйому (головним чином клітьового) на поверхні.

Проектування технологічної схеми приствольного двора здійснюється у такий послідовності:

· зображується горизонтальна проекція розкриття шахтного поля;

· визначаються напрямки вісей клітьового (у першу чергу) і скіпового

· стволів відносно головної примикаючої виробки (квершлагу, головного

штреку);

· здійснюються розміщення стволів у приствольному дворі в відповідності із орієнтуванням їх осей і відстанню між ними (по плану поверхні);

· будується розвиток рейкової колії із стрілочними переводами по типовим схемам приствольних дворів;

· розраховується довжина вантажної і порожнякової гілок скіпового ствола;

· визначаються довжини вхідних та вихідних віток клітьового ствола; накреслюється технологічна схема двору.

Для кращого засвоєння матеріалу розглянемо процес проектування на конкретному прикладі. Камери приствольного двору У приствольному дворі розташовуються службові камери:

· камера сполучення приствольного двору з клітьовим стволом;

· комплекс камер і виробок головного водовідливу і підземної

електропідстанції;

· комплекс камер і виробок завантажувальних приладів;

депо акумуляторних електровозів;

· камера очікування;

· склад ВМ;

· камера диспетчера та ін.

Камера центральної електропідстанції служить для розміщення електроустаткування і апаратури для електропостачання підземних машин.

Споруджується вона на продовженні насосної камери та відгороджується від неї протипожежними дверима. У камері є трансформаторне відділення, що ізолюється від іншої частини також протипожежними дверима. Кінець камери електропідстанції з'єднується з приствольним двором горизонтальним хідником, в якому встановлюються решітчасті та герметичні двері.

Комплекс камер і виробок скіпового ствола призначається для прийому вугілля та породи в вагонетках, їх розвантаження, акумулювання вантажів і завантаження скіпів. Він включає в себе (рис. 16): вантажні і порожнякові виробки, розвантажувальні ями (або камери перекидачів при застосуванні вагонеток з глухим кузовом), камери за вантажувального устаткування та зумпфових насосів, хідник для чистки зумпфу.

Список використаної літератури

1). В.М. Мілевич, М.Т. Бакка «Практикум з технології розробки родовищ корисних копалин підземним способом» ЖДТУ 2004 В.М, Мілевич, М.Т, Бакка, В.С. Редчиць « Проектування вугільних шахт»ЖДТУ 2004.

2). Д.В, Дорохов, В.І. Сивохін, 0,С. Подтикалов, І.С. Костюк «Технологія підземної розробки пластових родовищ корисних копалин Частина 1» Донецьк 2005.

3). Д.В. Дорохов, В.І. Сивохін, О.С. Подтикалов, І.С. Костюк «Технологія підземної розробки пластових родовищ корисних копалин Частина 2» Донецьк 2005.

4). Егоров П.В., Бобер Е.А., Кузнецов Ю.Н. «Подземная разработка пластовых месторождений», - Москва, МГГУ, 2000.