3.1. Выбор способа вскрытия шахтного поля.

Вскрытием месторождения или шахтного поля называют проведение комплекса вскрывающих выработок, которые открывают доступ с поверхности к полезному ископаемому и обеспечивают возможность проведения основных подготовительных выработок.

Различают схему и способ вскрытия шахтного поля.

Схемой вскрытия называют пространственное расположение сети вскрывающих выработок (стволы, штольни и др.) относительно границ шахтного поля (графическое изображение способа вскрытия).

Способом вскрытия – расположение системы вскрывающих выработок в шахтном поле относительно горизонтальной плоскости с учетом их функционального назначения

Основными факторами, определяющими выбор схемы и способа вскрытия шахтного поля или его части, являются: число вскрываемых пластов, угол падения пластов, свойства вмещающих пород, расстояние между пластами, мощность наносов или покрывающей непродуктивной толщи, наличие плывунов и других водоносных пород, нарушенность месторождения, глубина разработки, газоносность пластов, рельеф местности, производственная мощность шахты, размер шахтного поля, срок службы шахты, уровень развития горнодобывающей техники, подготовка шахтного поля, системы разработки и схемы вентиляции и др.

Способ вскрытия должен обеспечивать: рациональную разработку шахтного поля в течение всех этапов работы шахты и получение стабильной проектной добычи угля на каждом этапе; минимальный объем вскрывающих горных выработок; минимальные первоначальные капитальные затраты на вскрытие месторождения и строительство шахты; однотипность транспорта по всем горным выработкам; возможность периодического обновления горного хозяйства шахты; выемочный горизонт с достаточно большими запасами угля, чтобы промежутки между углубками стволов или изменениями элементов схемы были по возможности более длительными; концентрацию производства и грузопотоков и преимущественное применение конвейерного транспорта; максимальную производительность труда при минимальной себестоимости 1т угля; эффективное проветривание горных выработок.

Вскрытие шахтных полей или их частей требует тщательного и своевременного их исследования и может осуществляться в зависимости от горно-геологических условий залегания пластов и горнотехнических условий различными способами. Целесообразность применения того или иного способа вскрытия также должна быть обоснована экономическим сравнением различных вариантов, наиболее соответствующих данным условиям.

К основным вскрывающим выработкам относятся вскрывающие выработки, имеющие непосредственный выход на земную поверхность (стволы, штольни, шурфы). К вспомогательным– вскрывающие выработки, не имеющие непосредственного выхода на земную поверхность (квершлаги, гезенки, орты, слепые стволы).

Стволы или проходятся сразу на всю глубину шахтного поля, или постепенно углубляются по мере развития гор­ных работ. В первом случае имеет место одногоризонтное вскрытие, во втором - многогоризонтное. Преимуществами вертикальных стволов по отношению к остальным вскрывающим выработкам являются большое сечение, что очень важно для подачи свежего воздуха в шахту; меньшие расходы по обслуживанию и поддержанию; возможность совмещения в одном стволе всех необходимых транспортных операций. Недостатки вертикальных стволов: большая стоимость проходки, цикличность подъемных операций; сложность процесса углубки.

Наклонные стволы с конвейерной доставкой имеют большую пропускную способность, лимитируемую лишь производительностью установленных конвейеров и временем их непрерывной работы. Недостатки наклонных стволов: большая, чем у вертикальных стволов, протяженность и трудоемкость проходки в сложных горно-геологических условиях.

Существует несколько основных схем вскрытия шахтного поля (рис.1):

I. Для пологих и наклонных пластов:- вертикальными стволами и капитальными квершлагами с отработкой всех запасов в шахтном поле на одном подъемном горизонте бремсберговыми бесступенчатыми уклонными полями; - вертикальными стволами и погоризонтными квершлагами (при значительных размерах шахтного поля по падению) с отработкой запасов бремсберговыми и уклонными полями на каждой выемочной ступени; - главными наклонными и вспомогательными стволами и капитальными квершлагами.

1. Для крутонаклонных и крутых пластов – вскрытие вертикальными стволами и этажными квершлагами.

2. Вскрытие наклонными стволами применяют при необходимости полной конвейеризации доставки угля на поверхность или при небольших наносах и размерах шахтного поля.

3. При горном рельефе поверхности вне зависимости от угла падения пластов – штольнями.

Кроме перечисленных основных схем вскрытия в каждом конкретном случае могут рассматриваться и другие прогрессивные, технически осуществимые схемы вскрытия или их комбинации.

При одногоризонтных способах вскрытия запасы шахтного поля отрабатываются на один транспортный горизонт, время службы которого соответствует сроку существования шахты. При многогоризонтных способах вскрытия запасы отрабатываются на несколько транспортных горизонтов.

Рациональный вариант вскрытия шахтного поля выбирается с учетом большого количества факторов, главными из которых являются: геологические, гидрогеологические, топографические, гидрографические, горнотехнические и экономические.

Выбранный вариант вскрытия должен удовлетворять требованиям безопасности и удобства ведения работ, быстрого введения шахты в эксплуатацию, обеспечения заданной производственной мощности, соответствовать принятой схемы подготовки и разработки угольных пластов.

Правильный выбор схемы и способа вскрытия, рациональное расположение поверхностных сооружений и подъездных путей, представляет серьезную инженерную задачу, от решения которой зависит нормальная деятельность и экономика предприятия.

Выбор схемы и способа вскрытия ведется последовательно выполняемыми этапами:

- вычерчивание в масштабе геологического разреза и гипсометрический план участка;

- проводится конструирование и выбор технически целесообразных для заданных условий вариантов схем вскрытия;

- производится деление шахтного поля на этажи, если схема подготовки этажная;

- проводится деление по падению на выемочные горизонты, если это позволяют размеры шахтного поля

- проводится определение наивыгоднейшего для каждого из выбранных вариантов параметров вскрытия (размеры вскрывающих выработок, их длину и количество, вид транспорта, типы крепи);

- производится определение по отобранным вариантам основных объемов первоначальных работ, а также объемы работ будущих периодов по учитываемым эксплуатационным расходам;

- определяется время на сооружение тех объектов шахты, которыми отличаются сравниваемые варианты;

- производится выбор одного варианта вскрытия путем сравнительной технико-экономической оценки конкурирующих вариантов.

Рис.3.1. Классификация схем и способов вскрытия шахтных полей

.

Рис. 3.2. Схемы вскрытия пластовых месторождений

Схемы вскрытия делят: - по числу транспортных горизонтов - на одногоризонтные (см. рис. 1, а, в, д, ж, з, и, л) и многогоризонтные (см. рис. 1, б, г, е, к, м, н, п, р); - по типу дополнительных вскрывающих выработок - с квершлагами (см. рис. 1, а, б, д, е, ж, з, к, м, н, р), гезенками (см. рис. 1, и, л), слепыми стволами (см. рис. 1, к);по месту расположения стволов относительно шахтного поля в горизонтальной плоскости - с центральными (см. рис. 1, а, к, л, ), центрально-отнесенными (см. рис. 1, д, р), фланговыми (см. рис. 1, е, ж), отнесенными в породы лежачего бока (см. рис. 1, м), секционными стволами и комбинированные (см. рис. 1, з); по месту вскрытия стволами (с дополнительными выработками) шахтного поля в вертикальной плоскости - у верхней границы (см. рис. 1, м), у нижней границы (см. рис. 1,ж), в середине шахтного поля (см. рис. 1, а, д, л, н), на каждом горизонте (см. рис. 1, е, к) или этаже (см. рис. 1, м, н), через один или несколько этажей (см. рис. 1, р).