6.1. Столбовая система разработки Сущность системы разработки длинными столбами

Эти системы разработки характеризуются независимым ведением очистных и подготовительных работ в пределах выемочного поля. На момент начала очистной выемки все подготовительные выработки, соединяющие забой с системой откаточных и вентиляционных выработок шахты, должны быть проведены на всю длину. Подготовительные выработки располагаются в нетронутом массиве угля, а те их участки, которые в результате очистных работ оказываются в выработанном пространстве, как правило, погашаются, и только в редких случаях одна из выработок поддерживается для вентиляции или повторного ее использования.

Очистные забои при столбовых системах имеют прямолинейную форму, однако при разработке крутых пластов с использованием отбойных молотков забоям придают потолкоуступную или почвоуступную форму. Направление движения очистного забоя при столбовых системах разработки ориентируют по падению, восстанию, простиранию или диагонально к линии простирания пласта.

Столбовые системы разработки применяются при различных схемах подготовки шахтных полей - этажной, панельной и погоризонтной и имеют в каждом случае характерные особенности. При ориентировании лавы по простиранию часть пласта, подготовленная к выемке, может разрабатываться на всю длину этажа или яруса, но в ряде случаев более целесообразно деление этажа (яруса) на подэтажи (подъярусы). Обычно этаж (ярус) делят на два под-этажа (подъяруса). При этом отработка верхних подэтажей (подъярусов) осуществляется с опережением нижних на 20-30м. При отработке выемочных полей длинными столбами по падению (восстанию) в каждом выемочном участке может быть расположена одинарная или спаренные лавы.

При столбовых системах разработки отбитый уголь транспортируют в направлении движения забоя, так как все подготовительные выработки расположены впереди лавы.

Проветривание двух лав одного этажа (яруса) в зависимости от газоносности, угла падения, мощности пласта и длины лавы может осуществляться последовательно с подсвежением или обособленно. При столбовых системах разработки по простиранию, как правило, применяется возвратноточная схема проветривания, по которой исходящая струя по вентиляционному штреку возвращается к наклонным выработкам. В ряде случаев при устойчивых боковых породах используется прямоточная схема проветривания, для чего за лавой поддерживается вентиляционный штрек, а на границах выемочного поля проводятся фланговые наклонные выработки.

Схема проветривания выемочного участка со столбовыми системами разработки должна исключать возможность образования повышенных концентраций метана на сопряжении лавы с вентиляционной выработкой и обеспечивать:

• наиболее полное обособленное разбавление всех источников газовыделения;

• полное использование свежей струи, проходящей по рабочему пространству лавы, только для разбавления метана, выделяющегося из забоя пласта и отбитого угля в пределах этого пространства. Весь остальной газ, выделяющийся в пределах участка из выработанного пространства, из отбитого угля за пределами рабочего пространства лавы и подготовительных выработок, должен разбавляться обособленными струями воздуха, минующими лаву;

• надежность проветривания как при нормальном, так и аварийном режимах;

• максимально благоприятные санитарно-гигиенические условия в очистном забое за счет направления свежей струи по выработкам, по которым не ведется транспортирование угля;

• возможность ведения работ по эффективной дегазации разрабатываемого пласта и сближенных пластов;

• наличие двух свежих струй при разработке выбросоопасных пластов;

• благоприятные условия для спасения людей и ликвидации аварий;

• возможность маневрирования вентиляционными струями;

• эффективную разработку пластов, склонных к самовозгоранию;

• максимальную нагрузку на лаву по газовому фактору и минимальную себестоимость угля по элементу «вентиляция».

Выемочные участки должны проветриваться воздухом, подаваемым за счет общешахтной депрессии.

В качестве основного способа управления горным давлением при столбовых системах разработки используется полное обрушение, реже — полная закладка выработанного пространства, а при выемке крутых пластов — удержание кровли на кострах.

Столбовые системы разработки широко используются во всех без исключения угольных бассейнах на тонких и средней мощности угольных пластах. При углах падения до 10° рекомендуются системы разработки длинными столбами по падению (восстанию), а при больших углах — длинными столбами по простиранию. На крутых пластах следует применять систему разработки длинными столбами по простиранию или столбами по падению со щитовыми перекрытиями.

К достоинствам столбовых систем разработки относятся:

• хорошее состояние выемочных выработок, поддерживаемых в массиве угля или в зоне установившегося горного давления, и малые затраты на их поддержание;

• исключение взаимных помех в работе по проведению выемочных выработок и очистной выемки; это позволяет эффективно использовать высокопроизводительную технику для очистных и подготовительных работ;

• детальная разведка пласта в период подготовки столбов об условиях его залегания, возможность своевременного выявления геологических нарушений и принятия необходимых мер при пересечении их очистными забоями или подготовка новых забоев за нарушениями;

• возможность погашения выемочных выработок частями по мере подвигания очистных забоев, что обеспечивает регулярность извлечения металлической крепи;

• при возникновении пожара от самовозгорания оставшегося в выработанном пространстве угля возможность заизолировать его возведением герметичных перемычек в выемочных выработках, пройти новую разрезную печь и продолжить очистные работы без длительных перерывов.

Недостатки столбовых систем разработки следующие:

• проведение большого объема подготовительных выработок до начала очистных работ, что удлиняет срок ввода шахты в эксплуатацию;

• трудность проветривания подготовительных забоев в период проведения выработок;

• ограничение нагрузки на лаву по газовому фактору, особенно на весьма газоносных пластах;

• необходимость поддержания подготовительных выработок как в период их проведения, так и во время производства очистных работ. При пучащих почвах это приводит к большим расходам на их поддержание.

Системы разработки длинными столбами имеют следующие разновидности:

• без разделения этажа (яруса) на подэтажи (подъярусы);

• с разделением этажа (яруса) на подэтажи (подъярусы);

• по падению (восстанию).

На большинстве отечественных угольных шах применяется более прогрессивная столбовая система разработки