Лекция "Вскрытие шахтных полей"

Лекция

Вскрытие шахтных полей. Основные и вспомогательные вскрывающие выработки. Факторы, влияющие на выбор способа вскрытия. Расположение стволов в шахтном поле

1.     Общие сведения

2.     Требования к схеме и способу вскрытия

3.     Классификация схем и способов вскрытия

1.     Общие сведения

Назначение. Система вскрывающих горных выработок обеспечивает доступ с поверхности к полезному ископаемому, определяет генеральное направление поступления грузопотока на поверхность Земли, схему вентиляции шахты, эффективность и безопасность ведения горных работ.

Структура системы вскрытия шахтного поля последовательно включает ряд элементов, таких как: технологический поверхностный комплекс шахты, схема расположения вскрывающих выработок; околоствольный двор; собственно вскрытие пласта. Каждый из этих элементов представляет подсистему (технологии) по проведению главных вскрывающих выработок на глубину горизонта вскрытия, разделки ствола и сооружения выработок околоствольного двора, проведения вспомогательных вскрывающих выработок и собственно вскрытие пласта (рис. 1.1).

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

Вход в систему – это место заложения главных вскрывающих выработок и подготовка для них площадки. Направление и расположение главных вскрывающих выработок зависит от:

·        рельефа местности;

·        глубины залегания пластов, их мощности и угла падения;

·        физико-механических свойств вмещающих пород.

Выходом системы вскрытия  является собственно вскрытие угольного пласта.

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

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

         Влияющие факторы. Способ и схема вскрытия шахтного поля зависят от множества горно-геологических и экономических факторов.

Горно-геологические факторы:

·                форма и размеры шахтного поля;

·        глубина залегания пластов;

·        рельеф поверхности земли;

·        производственная мощность шахты и срок ее службы;

·        применяемые горные машины;

·        система разработки;

·                способ подготовки шахтного поля;

·        схема вентиляции.

·                мощность и угол падения пластов;

·        число рабочих пластов и расстояние между ними;

·        газоносность пластов;

·        геологические нарушения горного массива;

·        плотность геологических нарушений;

·        физико-механические свойства вмещающих пород;

·        газодинамические явления.

Экономические факторы:

·        стоимость одной тонны угля;

·        производительность труда;

·        капитальные первоначальные затраты на вскрытие;

срок строительства вскрываемых горизонтов.

2.     Требования к схеме и способу вскрытия

         Схема и способ вскрытия должны обеспечивать:

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

·        проектную мощность шахты на всех этапах развития;

·        вскрытие значительных запасов угля с длительными сроками их отработки;

·        концентрацию горных работ;

·        эффективную вентиляцию горных выработок;

·        однотипность шахтного транспорта;

·        возможность реконструкции горного хозяйства;

·        капитальные минимальные первоначальные затраты на вскрытие;

·        минимальный срок строительства вскрываемых горизонтов;

·        минимальная стоимость одной тонны угля;

                       Связь схем вскрытия, вентиляции и транспорта

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

·        центрально-сдвоенными стволами (штольнями);

·        фланговыми стволами;

·        центрально отнесенными стволами;

·        отнесенными стволами;

·        секционными стволами.

По отношению к пласту и элементам его залегания главные вскрывающие выработки занимают следующее положение:

·        вертикальные выработки пересекают вмещающие породы и пласт в всех положениях, кроме вертикального залегания;

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

·        горизонтальная выработка (штольня) может занимать любое положение относительно элементов залегания пласта.

Свежая и исходящая струя воздуха поступает в шахту и отводится из нее в атмосферу через главные вскрывающие выработки. По ним же осуществляют транспортную связь поверхностного комплекса шахты с подземными грузопотоками.

Выдают на поверхность:

·        полезное ископаемое и породу;

·        откачивают по трубопроводам воду;

·        спускают и поднимают людей, материалы, оборудование;

·        располагают электрические коммуникации и связь.

По горным выработкам грузопоток движется в противоположном направлении от свежей воздушной струи.

3.     Классификация схем и способов вскрытия

         Система вскрытия шахтного поля состоит из схемы и способа. Схемы вскрытия пластовых месторождений классифицируют по основным признакам, а способы - по вспомогательным.

Основные признаки:

·        расположение главных вскрывающих выработок относительно границ шахтного поля;

·        число вскрывающих горизонтов, формирующих грузопоток;

Вспомогательные признаки:

·        положение главных вскрывающих выработок относительно горизонтальной плоскости;

·        положение вспомогательных вскрывающих выработок относительно горизонтальной плоскости;

·        вид вспомогательных вскрывающих выработок.

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

Способ вскрытия характеризует направление вскрывающих выработок относительно горизонтальной плоскости и элементов залегания пласта, их сочетание и функциональное назначение.

По функциональному назначению вскрывающие выработки разделяют:

·                    на транспортные;

·                    вспомогательные;

·                    вентиляционные.

Таблица 1.2. Схема вентиляции при различном расположении главных вскрывающих выработок

Схемы вентиляции	Назначение
	Схема с центрально-сдвоенным расположением главных вскрывающих выработок (стволы, штольни). Выработки располагаются примерно по середине шахтного поля. Воздух поступает по одному из стволов, разветвляется на крылья шахты, омывает подготовительные и очистные забои, возвращается к центру и выдается по второму стволу на поверхность. Применяется при значительной глубине разработки пластов
	Схема с фланговым расположением вентиляционных вскрывающих выработок (стволы, штольни). Главная и вспомогательная располагаются по центру шахтного поля. По ним поступает воздух в шахту, движется по выработкам основного горизонта к очистным забоям. Исходящая струя воздуха отводится на фланги по вентиляционным выработкам. Применяется при небольшой глубине залегания пластов
	Схема с центрально-отнесенным расположением главных вскрывающих выработок (стволы, штольни). Воздух поступает в шахту по главной вскрывающей выработке, расположенной в центре шахтного поля, разветвляется на крылья шахты, омывает подготовительные и очистные забои, возвращается к центру и выдается по шурфу на поверхность. Применяется при выходе пластов под наносы, а затем к ней добавляется скважина у нижней технической границы
	Схема с отнесенным расположением главных вскрывающих выработок (стволы, штольни) за зону сдвижения в породы лежачего бока свиты пластов. Применяется при разработке крутых пластов, залегающих на большой глубине
	Схема с секционным расположением главных вскрывающих выработок (стволы, штольни) применяется при делении шахтного поля на блоки. Внутри блока схема вентиляции реализуется по одной из вышеприведенных схем или их комбинации

 

 

Рис. 1.2. Классификация схем и способов вскрытия шахтных полей

Число вскрывающих выработок зависит от:

·        производственной мощности шахты:

·                газоносности угольных пластов;

·        размеров шахтного поля;

·        глубины разработки;

·        подготовки шахтного поля;

·        схемы вскрытия;

·        количества марок угля добываемого на шахте.

                                                    Тестовые вопросы

1.  Гезенк

а) имеет выход на дневную поверхность и применяется для подъема угля на поверхность;

б) не имеет выхода на дневную поверхность и применяется для подъема угля с нижнего горизонта на верхний;

в) не имеет выхода на дневную поверхность и применяется для спуска угля с верхнего горизонта на нижний;

2. Слепой ствол

а) не имеет выхода на дневную поверхность и предназначен для подъема полезных  ископаемых, спуска и подъема людей;

б) не имеет выхода на дневную поверхность и предназначен для подъема полезных ископаемых;

в) не имеет выхода на дневную поверхность и предназначен для спуска полезных ископаемых  с верхнего горизонта на нижний под действием собственного веса.

3. К главным  вскрывающим выработкам относятся

а) стволы, бремсберги, ходки;

б) стволы, штольни, шурфы;

в) стволы, квершлаги, гезенки.

4.  При выборе способа вскрытия шахтного поля выполняются следующие требования : наличие не менее

а) двух надежных выходов на дневную поверхность;

б) трех надежных выходов на дневную поверхность;

в) одного надежного выхода на дневную поверхность;

5. Вскрытие одиночного угольного пласта выполняется

а) с помощью вертикального ствола и погоризонтного квершлага;

б) с помощью вертикального ствола и гезенков;

в) с помощью вертикального ствола и капитального штрека.

6. Центральное расположение стволов в основном применяют при

а) при разработке горизонтальных пластов;

б) при разработке  выбросоопасных пластов;

в) при разработке пластов с высокой газоносностью.

7.  Квершлаг – выработка, не имеющая выхода на поверхность, проводимая

а ) по пустым породам, по простиранию пласта, откаточные и вентиляционные;

б) по пустым породам, вкрест или под углом к простиранию пласта, откаточные и вентиляционные;

в) по простиранию пласта, откаточные и вентиляционные.

8. К главным вскрывающим выработкам относятся все, которые обеспечивают

а) доступ с дневной поверхности до транспортного горизонта;

б) доступ от главных выработок к угольным пластам;

в) транспортировку угля от очистного забоя до главного ствола.

9.  Схемы взаимного расположения главного и вспомогательного стволов в пределах шахтного поля

а) центральная, центрально-отнесенная, боковая;

б) фланговая, центрально-отнесенная, центральная;

в) боковая; центральная; фланговая.

10.  В стволах, предназначенных для спуска и подъема людей скорость воздушной струи не более

а) 10 м / с ;

б) 8 м / с ;

в) 12 м/с.

11.  Скважина - горная выработка, пройденная выбуриванием

а) диаметром 0,75 м и более;

б) диаметром 1,25 м и более;

в) диаметром 1 м и более.

12 . Вскрытие свиты крутых пластов целесообразно проводить

а) вертикальными стволами и этажными квершлагами;

б) вертикальными стволами и капитальным штреком;

в) вертикальными стволами и погоризонтными квершлагами.

13 . Зумпф главного ствола

а) используется для приема клети, имеет глубину 10-15 м;

б) используется для приема скипа и загрузки его углем ,имеет глубину  20-40 м;

в)  предназначен для сбора воды, имеет глубину 7 м.

14.  Вскрытие пластов имеющих глубину залегания до 700 м экономически целесообразно проводить

а) вертикальными стволами;

б) штольнями;

в) наклонными стволами.