Выбор схемы вскрытия, способа подготовки и системы разработки шахтного поля

3.1 Выбор схемы вскрытия шахтного поля

По данным задания вычертить геологический разрез шахтного поля с указанием параметров (размер шахтного поля по падению (Н), мощность наносов (h_н), угол падения пластов (α), расстояние между пластами (ℓ ₁- ℓ _n). Разделить пласты по падению на выемочные горизонты. В зависимости от количества выемочных горизонтов выбрать схему вскрытия по области применения. Перечислить достоинства и недостатки выбранной схемы вскрытия. Рассчитать глубину стволов и квершлагов.

Глубина стволов:

Н_с = L_б · sin α + h_з + h_н, м, (3.1)

где L_б – наклонная длина бремсберговой части шахтного поля, м;

h_з – глубина зумпфа, м (глубина зумпфа главного ствола 20-40 м, вспомогательного ствола 6-7 м);

h_н – мощность наносов, м.

Длина квершлага:

(3.2)

где Σ h – нормальная суммарная мощность междупластья, м.

Пример.

Выбрать схему вскрытия для следующих горно-геологических и горнотехнических условий: размер шахтного поля по падению Н = 2400 м; количество пластов n = 2; угол падения пластов α = 15°; мощность наносов h_н = 70 м; расстояние между пластами ℓ ₁–ℓ ₂ = 70 м.

В данных условиях целесообразно применить схему вскрытия вертикальными стволами и капитальным квершлагом (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Схема вскрытия вертикальными стволами и капитальным квершлагом

Достоинства: большой срок службы рабочего горизонта; незначительные капитальные затраты будущих лет (углубка стволов, подготовка новых горизонтов).

Недостатки: отсутствие обновления горного хозяйства; широкое применение наклонных выработок, условия эксплуатации которых менее благоприятны, чем горизонтальных; использование в наклонных выработках в качестве вспомогательного транспорта малопроизводительной и небезопасной канатной откатки; большие утечки воздуха при движении его по наклонным выработкам в противоположных направлениях; значительная общешахтная депрессия.

Глубина главного ствола:

Н_с.гл = 1200 · sin 15° + 30 + 70 = 410 м.

Глубина вспомогательного ствола:

Н_с.вс = 1200 · sin 15° + 7 + 70 = 387 м.

Длина квершлага:

3.2 Выбор способа подготовки шахтного поля

По данным задания вычертить шахтное поле в плане с указанием параметров (размер шахтного поля по падению (Н), размер шахтного поля по простиранию (S). В соответствии с выбранной схемой вскрытия шахтное поле по падению разделить на горизонты. По области применения выбрать способ подготовки. Перечислить достоинства и недостатки выбранного способа подготовки.

Пример.

Выбрать способ подготовки для следующих горно-геологи-ческих и горнотехнических условий: размер шахтного поля по падению Н = 2400 м; размер шахтного поля по простиранию S = 6000 м; угол падения пласта α = 15°.

В данных условиях целесообразно применить панельный способ подготовки (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 – Панельный способ подготовки шахтного поля

Достоинства: технически более просто увеличить нагрузку на пласт и, следовательно, концентрацию работ на одном пласте; возможность применения прогрессивного поточного конвейерного транспорта от очистного забоя до главного ствола или на поверхность.

Недостатки: необходимость проведения и поддержания большого числа наклонных выработок; увеличение объема работы подземного транспорта на 20-30% за счет " перепробега" грузов; сложность в обеспечении надежного проветривания длинных бремсберговых и особенно уклонных полей.

3.3 Выбор системы разработки

По области применения выбрать систему разработки. Вычертить систему разработки в соответствии с принятым способом подготовки. Перечислить достоинства и недостатки выбранной системы разработки.

Пример.

Выбрать систему разработки для следующих горно-геологи-ческих и горнотехнических условий: способ подготовки – панельный, угол падения пласта α = 15°, мощность пласта m = 1, 3 м.

В данных условиях целесообразно применить столбовую систему разработки (рис. 3.3).

Достоинства: полная независимость очистных и подготовительных работ; уменьшается в два раза объем проводимых выработок для подготовки выемочного поля; простая схема транспорта и вентиляции.

Недостатки: необходимость ведения ремонтных работ по поддержанию транспортного штрека в рабочем состоянии для повторного использования; невысокая степень концентрации работ в пределах яруса.

Рисунок 3.3 – Столбовая система разработки

3.4 Расчет общего времени до начала пуска в работу лавы

Расчет общего времени до начала пуска в работу очистного забоя слагается из длительности проведения соответствующих выработок:

Т = t₁ + t₂ +...+ t_n, мес, (3.3)

где t₁, t₂, t_n – длительность проведения соответствующих выработок, мес.

Длительность проведения вертикальных стволов:

t_в.ст = Н_в.г.cт. / V_ст, мес, (3.4)

где t_в.ст – время проведения ствола (т.к. оба ствола проводятся одновременно, то для расчета принимать глубину главного ствола), мес;

Н_в.г.cт – глубина главного ствола, м;

V_ст – скорость проведения ствола, м/мес.

Длительность проведения квершлага от ствола до пласта:

t_к = ℓ _к / V_к, мес, (3.5)

где ℓ _к – длина квершлага до первого разрабатываемого пласта, м;

V_к – скорость проведения квершлага, м/мес.

Длительность проведения штрека:

t_ш = ℓ _ш / V_ш, мес, (3.6)

где ℓ _ш – длина штрека, м;

V_ш – скорость проведения штрека, м/мес (при сплошной системе разработки длину штрека принимать 100м, при столбовой – она равна длине крыла этажа или яруса).

Длительность проведения ходка (оба ходка и бремсберг (уклон) проводятся параллельно):

t_х = ℓ _х / V_х, мес, (3.7)

где ℓ _х – длина ходка, м;

V_х – скорость проведения ходка, м/мес.

Длительность проведения разрезной печи:

t_р = ℓ _р / V_р, мес, (3.8)

где ℓ _р – длина разрезной печи, м;

V_р – скорость проведения разрезной печи, м/мес.

Длительность проведения наклонного ствола:

t_н.с = ℓ _н.с / V_н.с, мес, (3.9)

где ℓ _н.с – длина наклонного ствола до откаточного штрека первого этажа, м;

V_р – скорость проведения наклонного ствола, м/мес.

Ориентировочно для расчетов можно принимать скорость проведения вертикального ствола V_ст = 20 м/мес, квершлага V_к = 60 м/мес, штрека V_ш = 100 м/мес, ходка V_х = 80 м/мес, разрезной печи V_р = 60 м/мес и наклонного ствола ℓ _н.с = 50 м/мес.

Пример.

Рассчитать общее время до начала пуска в работу очистного забоя при следующих условиях: схема вскрытия шахтного поля – вертикальными стволами и капитальным квершлагом; способ подготовки пласта – панельный; система разработки – столбовая; глубина главного ствола Н_с.гл. = 410 м; длина квершлага L_к = 270 м; длина главного откаточного штрека ℓ _г.ш = 1500 м; длина ходка ℓ _х = 1200 м; длина ярусного штрека ℓ _яр.ш = 1500 м; длина разрезной печи ℓ _р = 200 м.

Длительность общего времени до начала пуска в работу лавы составит:

Т = t_в.ст + t_к + t_г.ш + t_х + t_яр.ш + t_р, мес;

Т = 21 + 2 + 15 + 15 + 15 + 3 = 71 мес (5 лет и 11 мес),

где t_в.ст – длительность проведения главного вертикального ствола, мес;

t_к – длительность проведения квершлага, мес;

t_г.ш – длительность проведения главного откаточного штрека, мес;

t_х – длительность проведения ходка, мес;

t_яр.ш – длительность проведения ярусного штрека, мес;

t_р – длительность проведения разрезной печи, мес.

Длительность проведения вертикального ствола составит:

t_в.ст = 410 / 20 = 21 мес.

Длительность проведения квершлага составит (для вскрытия одного пласта необходимо провести половину общей длины квершлага ℓ _к = 135 м):

t_к = 135 / 60 = 2 мес.

Длительность проведения главного откаточного штрека составит:

t_г.ш = 1500 /100 = 15 мес.

Длительность проведения ходка составит:

t_х = 1200 / 80 = 15 мес.

Длительность проведения ярусных штреков:

t_яр.ш = 1500 /100 = 15 мес.

Длительность проведения разрезной печи:

t_р = 200 / 60 = 3 мес.