Главная » Журналы » Промышленные месторождения (разработка)

1 2 3 4 ... 47

Промышленные месторождения. Разработка полезных ископаемых (месторождений), совокупность горных работ для извлечения ископаемых из недр земли. Оксплоатация месторолодепий полезных ископаемых производится разнообразными способами. Разработка твердых полезных ископаемых ведется подземными или открытыми работами. При подземных разработках непосредственному извлечению ископаемого должно предшествовать вскрытие месторооюде-пил (см.). Часть месторождения, отведенная лдя эксплоатации самостоятельной производственной единицей (шахтой, штольней) и называемая поэтому шахтным полем (или по-;ieM штольни), вырабатывается за время существования этой производственной единицы, причем выработка шахтного поля ведется последовательно, почти всегда т. н. этажами. В настоящее время под термином э т а ж в горном исх^усстве понимают часть шахтного поля (или поля штольни), которая со стороны восстания и падения месторождения ограничена основными штреками, проводимыми по мере развития работ до границ поля, а по простиранию-границами шахтного поля. Гораздо реже, при горизонтальном залегании или очень малом падении .(угол наклона) месторождения, шахтное поле разделяется не на этажи, а на т. н. п а н е л и, т. е. отдель- пые участки, имеющие прямоугольную или квадратную форму и отделенные друг от друга ц е л и к а м и (т. е. невыработанными частями) полезных ископаемых. Производство подготовительных работ как в пространстве, так и во времени и их отношение к очистным работам (см. Горные работы) должны подчиняться определенному порядку. Этот порядок ведения подготовительных и очистных работ называется системой разработки данного месторолодения. В виду многочисленности и изменчивости факторов, влияющих fla выбор системы разработки, нередки случаи, когда в пределах одного и того же шахтного поля, этажа или его участка применя-Еотся различные системы разработки. Правильная система разработки должна обеспечивать безопасность, экономичность (наименьшая затрата рабочей силы, механической энергии и материалов) и наименьшую потерю полезных ископаемых в недрах. Системы разработки, сопровождаемые большими потерями полезных ископаемых, называются хищническими. Значительные потери допустимы толь-

ко при Р. п. и. малоценных, притом таких, запасы к-рых в природе чрезвычайно велики (строительные камни, мел, гипс, каменная соль и нек-рые др.). На выбор системы разработки влияют следующие факторы: форма месторолодения, мощность его, угол падения, строение и свойства ископаемого, свойства п интенсивность обрушения боковых пород, количество гремучего газа, водоносность пород, механизация добычи и наконец требования рынка к качествам ископаемых. 1) Как форма, так и залегание месторождения бывают различными (пласт, пластообразная залежь, россыпь, жила, шток и т. п., геологически спокойное или нарушенное склад-тсами или сбросами залегание). 2) По мощности месторонодения (преимущественно пластовые) условно подразделяются на 3 группы: тонкие месторождения (мощностью до 1,5 м), когда при проходке штреков приходится кроме выемки самого полезного ископаемого (фиг. 1, а) еще подрывать и боковую


породу;месторождения средней мощности (от 1,5 до 2,5-3 м), в к-рых проведение штреков производится без подрывания пород (фиг. 1 ,б), и м о щ н ы е (т о л с т ы е) месторождения (более 2,5-3,0 м), в которых над (или под) штреками остается некоторая толща полезных ископаемых (фиг. 1,в). 3) В зависимости от угла падения (наклона к горизонтальной плоскости) месторонедения подразделяют на пологопадаюшке, или пологие (О-30°), наклонные (30--45) и крутопадающие, или крутые (45-90°). 4) Крепость ископаемого обусловливает способы, инструменты и ма-пшны очистной выемки; направление к л ив а ж а (способность полезных ископаемых или пустой породы по нек-рым иаправления]м более легко отделяться от общей массы) нередко обусловливает расположение очистного забоя; чистота месторождения или, наоборот, наличие прослойков или включений пустых пород также влияет на способ очистной выемки; склонность ископаемого к самовозгоранию требует полной по возможности




выемки его. 5) Свойства боковых пород (степень устойчивости, трещиноватость, направление трещин, способность обрушаться и оседать отдельными массами, падать внезапно илт! же плавно прогибаться, способность к поддуванию, т. е. к приподниманию в выработках почвы) влияют на способы выемки ископаемого; при разработке пологопадаю-щих месторождений наиболее важны свойства кровли, при крутопадающих-и свойства почвы. Выработанные пространства (см. Горные выработки) влияют на устойчивость вышележащих (а при крутом падении и нижележащих) пород. В зависимости от отношения к выработанным пространствам различают три основных принципа разработки месторождений полезных ископаемых: а) среди выработанных, пространств а, а (фиг. 2) навсе- .,. 1 ..,. . рда^ оставляются неиз-

влекаемые части по-юзных ископаемых б, . о, называемые с т о л-0 а м и или целиками и играющие роль колонн, поддерживающих вышележащие породы; б) выработанные пространства заполняются 3 а к л а д к о ii (см. Механизация горных работ); в) в выработанных пространствах целики не остав.тяются и закладка не возводится, происходит обрушение боковых пород (разработка с обрушением, разработка без закладки). На практике эти три основных принципа нередко комбинируются между собою, например возводится не полная закладка, а частичная; кроме оставляемых целиков применяется и закладка; целики полезных ископаемых оставляются временно и т. д. При системах разработки, сопроволсдаемых обрушением или оседанием кровли, крайне ваншо, чтобы последние происходили планомерно, не распространяясь на части выработанного пространства, необходимые для работы. Мероприятия для осуществления этого условия (способы крепления забоев, качество и способ возведения закладки и др.) называются управлением кровли. 6) Наличие или отсутствие гремучего газа и формы его выделения в каменноугольных рудниках, в виде исключения в нек-рых других-калийных, медных, в алмазных копях Южной Африки,-оказывают значительное влияние на способы разработки, доставки, освещения рудников и пр. 7) Вода в местах работы понюкает производительность труда и опасна для здоровья (простуды, возможность поскользнешься и упасть; при наличии соответствующих темп-рных условий появление особых глистов-болезнь ankylostomiasis). Поэтому необходимо вести разработку так, чтобы вода не мешала работам. 8) Механизация добычи оказывает огромное влияние на систему разработки, побуждая в корне менять мрюгие прежние положения горного искусства (длпиа и форума забоев, величина ежедневного подвигания забоев, размеры и производительность выемочных участков и т. д.). Преобразование системы разработки под влиянием механизации есть одно из характернейших явлений в горной промышленности СССР за последнее пятилетие. Нельзя сомневаться, что под влиянием механизации и концентрации производства в будущем появятся совершенно новые системы

разработки помимо известных (описываемых ниже) до настоящего времени. 9) Требования рынка к качествам полезных ископаемых (кусковатость, допустимый % мелочи и зольности и пр.) тоже влияют на выбор способа выемки в забоях.

Закладка выработанных пространств, т. е. заполнение последних пустыми породами или, очень редко, малоценным полезным ископаемым, бывает сухая или гидравлическая (мокрая). Промежуточное место занимает изредка применяемая полумокрая закладка. Сухая закладка может возводиться мускульным трудом (обыкновенная, ручная закладка) или помощью особых закладочных машин (машинная закладка) или сжатым воздухом (пневматическая закладка). Разработка с закладкой имеет след. важные преимущества перед разработкой с. обрушением: 1) при закладке уменьшается, а иногда и вовсе устраняется вредное влияние подземных разработок на земную поверхность 2) в рудниках уменьшается давление пород на крепление выработок, 3) в очистных забоях уменьшается вероятность обвалов, вредных для правильного ведения производства и опасных для людей, 4) сокращаются потери полезных ископаемых, 5) у.тучшается вентиляция. С другой стороны, получение закладочного материала, его перемещение к забоям и возведение закладки требуют лишних, обычно значительных, расходов. Поэтому в каждом отдельном случае необходимо тщательно сравнивать в техническом и экономическом отношении систему разработки без заклад1си и с закладкой выработанного пространства. Закладка особо важна для мощных месторождений.

Сухая закладка. Источники закладочного материала могут находиться под землею или на дневной поверхности. К первым принадлежат: прослойки или включения пустых пород среди полезных ископаемых; боковые породы, добываемые при проходке выработок или в очистных забоях; иногда в выработанных пространствах проводятся специально слепые штреки (исключительно с целью добычи закладочного материала), горные мельницы (см. Горные выработки) или даже специальные камеры (напр. в массивах каменной соли, идущей на зак.тадку при добыче калийных содей). Для получения закладочного материала на земной поверхности организуют открытые работы (карьеры) в местах залегания пород, добыча которых не представляет особых затруднений (песок, глина, разрушенные выветриванием на выходах более крепкие породы), по возмолгности блилсе к выработкам, по которым производится спуск закладки в подземные работы. Добыча закладки в карьерах ведется приемами, принятыми для открытых работ (см. ниже). Реже представляется возможным добывать материал для закладки из других источников: старые отвалы пустых пород, отходы обогатительных ф-к, отбросы химич, переработки, шлаки металлургич. заводов, шлаки из топок паровых котлов, строительный мусор и т. п. От места добычи г; месту спуска в подземные работы закладочный материал транспортируется, в зависимости от местных условий, в больших Лг.-д. саморазгружающихся вагонах, в рудничных вагонетках, подвесными дорогами и т. п.



При незначительных расстояниях от места добычи до спускного ската возможна добыча и доставка закладки скреперами. Спуск закладочного материала под землю производится самотеком по скатам, наклонным или вертикальным, по трубам или в шахтных вагончиках. Под землей по главным выработкам сухая закладка транспортируется в шахтных вагончиках. Закладочный материал после помещения в выработанное пространство занимает больший объем, чем он имел на месте залегания. Коэф. разрыхления, т. е. число, показывающее увеличение объема тела в разрыхленном состоянии против объе-

Фиг. 3.


ма в плотном теле, для рыхлых наносных пород колеблется ок. 1,3, для коренных пород- ок. 1,5. Но так как фактически выработанное пространство закладывается не полностью (из-за наличия крепежного леса, подготовительных выработок и пр.), то закладка считается хорошей, когда коэф. закладки (отношение объема выработанного пространства к первоначальному объему закладочного материала) достигает 1,8-2,5. Закладка под воздействием давления пород и собственного веса способна давать усадку, характеризуемую примерно следующими цифрами (в %) отношения высоты выработанного пространства после спрессовывания закладки к первоначальной высоте.

Хорошая мокрая закладка ...... . 85-95

Сухая закладка при крутом падении:

мелкозер. порода ...........75 - 85

порода в крупных кусках......60 - 75

Сухая закладка при пологом падеш1и: при доставке закладки в выемочное

поле извне...............40 - 60

из источников закладки, находянщх-сп в самом выемочном поле . . ; . . 15 - зо

Пневматическая закладка состоит в том, что сухой закладочный материал в кусках не крупнее 80 мм разносится на некоторые расстояния по руднику и забрасывается в выработанное пространство помощью сжатого воздуха (см. Механизация горных работ).

Гидравлическая (мокрая) з а к .л а д-к а. Материал, предназначенный для закладки, смешивается с водой на поверхности или при глубинах, начиная с 300-400 м,

на подземных горизонтах. На фиг. 3 показано смешивающее устройство в виде воронки аб, с решеткой в в нижней ее части. Падающие в воронку куски предварительно разбиваются о поставленные ребрами кверху уголки г. На уровне решетки вокруг воронки имеется кольцевой канал д, к которому по трубам е подается вода, поступающая в воронку через многочисленные отверстия в трубах. Добавочная вода подается через трубу ж и отверстия в стенках ее. Иногда у устья воронки устраивают склады песка, обогреваемые в зимнее время, из которых песок смывается в воронку водобоями (см. Гидравлические разработки). В СССР до настоящего времени мокрая закладка не применялась, хотя этот вопрос не раз изучался для ряда месторождений с мощными каменноугольными пластами (например для Тквибульского на Кавказе, Челябинского, Кемеровского в Кузбассе и некоторых других).

Полумокрая закладка состоит в том, что рыхлый закладочный материал в сухом виде размещается в выработанном пространстве последовательными слоями около 0,8-1,0 м и потом каждый раз заливается водою. Ее основной недостаток-необходимость транспорта закладочного материала вместо его автоматич. движения по трубам. Применяется редко.

Система разработки каменноугольных месторождений. 1) Пласты тонкие и средней мощности. Сплошная система разработки характеризуется тем, что впереди очистных забоев а (фиг. 4) подготовительных выработок не имеется, т.е. ископаемое вырабатывается сплошь. На фиг. 4 представлена часть этажа, обслуживаемого откаточным штреком б и вентиляционным штреком в. Расстояние между штреками называется наклонной высотой этажа (от нескольких десятков до немногих сотен ж). Этаж промежуточными штреками гид разделяется на несколько подэтажей. Добываемое в верхнем и среднем очистных забоях полезное ископаемое транспортируется по промежуточным штрекам до бремсберга (или ската) е (см. Горные выработки); из нижнего подэтажа уголь выдается прямо на откаточный штрек.


Направление

Фиг. 4.

Часть этажа, заключенная между двумя соседними бремсбергами (или скатами), называется выемочным полем, часть подэтажа между двумя бремсбергами называется выемочным участком. Очистные забои образуют зигзагообразную линию, что способствует устойчивости кровли над очистными забоями; однако в последнее время, в особенности в Германии, при разработке пластов с полной закладкой забои делаются совершенно прямолинейными. Такие забои




снабжают длинными конвейерами, выдающими уголь непосредственно на основной штрек, благодаря чему надобность в бремсбергах и промежуточных штреках отпадает. Нормально забои нижних (а не верхних) подэтажей идут впереди, чем достигается: наличие над очистными забоями каждого подэтажа невы-работанной толщи угля, что существенно важно для устойчивости кровли в очистном забое; при движении вдоль забоев вентиляционной струи (направление к-рой на фиг. 4 показано стрелками) последняя лучше омывает забои, не теряясь в выработанном пространстве; могущая быть вода в верхних горизонтах не попадает в забои нижележащих подэтажей. На фиг. 4 показано расположение очистных забоев по линии падения, но иногда при желании считаться с направлением кливажа они располагаются и диагонально по отношению к направлению падения. При горизонтальном залегании пластов для уменьшения среднего расстояния доставки в очистном забое промежуточные штреки целесообразнее подводить к серединам подэтажей. Так как при сплошной разработке штреки (и бремсберги) неизбежно оказываются окруженными выработанными пространствами, то с целью предохранить их от разрушения при обрушениях кровли они ограждаются или стенками, выложенными из кусков пустой породы а (фиг. 5), или целиками угля б. Существует довольно много способов расположения таких целиков и стенок. Отбойка угля в очистных забоях только изредка при очень мягком угле производится непосредственно кусок за куском, обычно же предварительно делается вруб (см.). При ручной работе вруб обычно бывает глубиной 0,7-1,0 м, высота его у забоя от 0,1 до 0,3 м, в глубину вруб сходит на-нет. Пай зарубщика в 1 смену назначается в зависимости от крепости угля и глубины вруба 2-5 м (по длине забоя), В настоящее время ручная подрубка быстро вытесняется работой врубовых машин (см.). При сплошной разработке наибольшее значение имеют тяжелые врубовые машины типа лонг-уолл, обычно делающие вруб на глубину от 1,3 до 1,5 м. Подрубленный уголь отделяется от общей массы ручными инструментами, отбойными пневматич, молотками (см. Пневматический инструмент) или, чаще, взрывными работами (см,). Для бурения шпуров при взрывных работах очень удобны и производительны ручные электросверла. Чтобы уголь меньше дробился, пользуются небольшими зарядами более слабых взрывчатых веществ (порох, динамиты с малым содержанием нитроглицерина, при наличии гремучего газа-предохранительные взрывчатые вещества, напр. гризутины). В Донецком бассейне на 1 m добытого угля расходуется 15-40 г взрывчатого вещества. О креплении очистных забоев см. Рудничное крепление.

Сплошная система разработок может вестись с полной закладкой или без таковой. Очень широкое распространение эта система разработок имеет в Донецком бассейне, где работают как правило без закладки, за ис-

ключением тех случаев, когда закладочная порода попутно добывается из прослойков в пласте и сейчас же из забоя забрасывается в выработанное пространство. Так как такой породы почти всегда нехватает на полную закладку, то иногда ее выкладывают в правильно располагаемые столбы, поддерживающие кровлю. Иногда закладку получают из слепых штреков, В Рурском бассейне (Германия) подобная система разработок применяется с полной закладкой. Доставляемая по верхнему штреку порода распределяется вдоль забоя помощью качающихся конвейеров, О доставке добытого угля до штрека см. Доставка рудничная. Почти исключительно от способа доставки в забое зависит высота подэтажа, т. к., начиная с некоторой вообшо незначительной длины забоя, давление в нем кровли становится постоянным, независящим от высоты подэтажа. Если при саночной доставке длина забоя обычно бывает в пределах 20-50 м, то при доставке скреперами целесообразно эту величину увеличивать до 70-80 м, а при конвейерах до 100 м. Если же ставить 2 или несколько конвейеров, вытянутых по одному направлению, снабженных отдельными моторами и передающих уголь друг.на друга, то является возможность делать сплошные забои по 200, 300 и даже более м, в частности вовсе не разделяя этаж на подэтажи (т. н. д л и н н ы е лавы). Для доставки угля по промеисуточным штрекам еще и ныне широко применяется ручная доставка; однако в последнее время существует стремление к механизации этой работы конвейерами или же небольшими установками с головным и хвостовым канатом. В отличие от доставки в забоях, на промежуточных штреках во многих невидимому случаях может оказаться целесообразным применение ленточных конвейеров.

В сплошных забоях, в частности механизированных, отдельные процессы работ периодически повторяются: после подрубки, отбоГ!-ки и выдачи подрубленного угля следует новый вруб, отбойка и выдача и т. д. Все другие работы в забое-крепление, перестановка транспортных механизмов, возведение закладки и другие-также повторяются в определенной последовательности. Иными словами, работы в забое укладываются в определенные циклы. Организация работ получается наиболее простой, если последовательность отдельных операций угледобычи и циклов в целом определенным образом приурочивается к распределению рабочих смен. Так, если операции угледобычи повторяются калсдые сутки, то говорят о суточном цикле работ в забое. Известны примеры организации работ, рассчитанных на цикла в сутки, на 1 цикл в смену. При коротких забоях при столбовых системах разработки бывают даже в 2 цикла в смену. Выполнение установленных циклов в забоях в назначенное время крайне важно. Если какая-либо операция выполняется несвоевременно, то она задерживает другие, с ней связанные операции, и т. о. установленный цикл будет нарушен, производительность забоя упадет. Т.к. механизированные забои, особенно большой длины, имеют очень большую нормальную производительность, то срыв работы в таком забое заметным образом отразится на добыче всей шахты. По этим причинам чрез-



вычайно существенна хорошо продуманная организация работ в механизированньпс забоях. Отдельные операции работ должны правильно сочетаться или следовать друг за другом, на каждую из них должно быть назначено соответствующее число людей должных квалификаций, производительность механизмов д. б. достаточна. Распределение работ по времени д. б. по возможности уплотнено и простой механизмов доведен до минимума. Использование механизмов достигнет максимума, если выдача угля из забоя будет происходить непрерывным потоком.

т

S 90

Г

$ 30 10

в

А

г

<

в

г

--г

6 в W к 14 f6 18 го 22 24 г 4 6 часы с^/тон

Фиг. 6.

Наибольшие затруднения при практич. осуществлении идеи непрерывного потока в механизированных забоях возникают из-за условий управления кровлей, т. е. из-за необходимости производить периодическую посадку кровли, если работа ведется без закладки. Т. о. механизированный забой должен работать по определенному расписанию, нередко довольно сложному, поскольку приходитс51 согласовывать работу многих людей различных специальностей и квалификаций, ряда механизмов и разнородных работ. Поэтому такое расписание бывает более наглядно, если его выполнить в виде планограмм и графиков. Графич. изображения следует сопровождать и цифровыми показателями тех производительностей отдельных категорий рабочих и всего забоя в целом, какие обеспечиваются выполнением графиков. Эти цифры необходимы для плановых и сметных расчетов и служат для контро.дя успешности выполнения работ в забое. Организацией работ, т. е. наиболее рациональной последовательностью выполнения операций угледобычи, правильной расстановкой рабочей силы, наибольшим использованием механизмов, уплотнением рабочего времени, максимальным осуществлением принципа непрерывного производства и непрерывного потока, можно достичь огромных результатов в отношении эффективности и экономичности работы забоя, даже не вводя в работу каких-либо новых типов механизмов или технич. приемов. Именно по этому пути пошли те многие организаторы и рационализаторы добычи в механи-зированньгх забоях каменноугольных рудников СССР, имена которых в последние годы приобрели широкую известность (Косауров, Карташев и др.).

В качестве примера техники и организации работ в механизированных забоях приведем простейший случай о д н о ц и к л о в о й работы в забое в сутки на шахте № 5 Петровского шахтоуправления Сталинского рай-

она в Донецком бассейне при разработке ло-логопадающего, спокойно залегающего пласта мощностью в среднем 1,08 ж. Почва и кровля средней, устойчивости. Длина сплошного забоя 155 ж. Угледобыча механизирована электрич. врубовыми машинами лонг-уо.тл и качающимися конвейерами. Закладка над нижним штреком получается из специального слепого штрека. Распределение различных работ по длине лавы в течение суток и их взаимное сочетание наглядно изображаются на планограмме фиг. 6, где 1-переноска рештаков, 2-подрубка, 5-выгрузка угля, А-крепление, 5-бурение породы, 6- закладка, 7-спуск машины, 8-переноска, рештаков, 9-подрубка. Число и категории рабочих и организация надзора в течение суток даются схемой фиг. 7, а распределение людей по сменам и порядок оплаты их труда ясны из графика выходов фиг. 8. Наконец основные-показатели выражаются следующей таблицей:

Показатели

Длина забоя, .... Глубина вруба, м. ... Производит, пласта, т Циклов в мес. .... Подвиг, забоя п мес, .м Суточная добыча, т . Суточная добыча,вагончико Месячная добыча, т . . . произв. маш., т

Штат в работе ......

Суточн. произв. труда, т Средн. мес. заработок, р.

Приведенные цифры в связи с фиг. 6, 7, 8 и 9 рисуют довольно полную картину организации работ в забое и могут служить базой для разнообразных технико-экономич. подсчетов и сопоставлений. При организации работ

Фактич. за де-

графику

кабрь 1930 г.

1,39

1.39

1,25

1.25

41,7

29,3

8 070

5 С76

8 070

5 676

3,49

3,25

84,50

89,09


4 * 1г * t8

не в 1, а в l-i или 2 цикла в сутки, а тем более при непрерывном потоке в буквальном смысле, организация работ в забое получается более сложной, но принцип ее графич. изображений остается прежним. На фиг. 9 (где 1-переноска крепления, 2-закладка, 3-отбойка и уборка угля, 4-доставка леса, 5-вруб, 6-закладка, 7-переноска рештаков, 8-отбойка и уборка угля, 9-бурение



шпуров, 10-отбойка и уборка угля, 11- доставка леса, 12-вруб, 13-переноска рештаков, переноска крепления, 15-паление шпуров) дана планограмма работ в забое лологопадающего пласта при длине лавы в

чивых породах при пологом или наклонном залегании. Благодаря длинным сплошным забоям эта система чрезвычайно благоприятна для механизации-применения врубовых машин и конвейеров. К новейшим идеям при

Наи>4вно8ание яв алификации

машинист ёруб.иаиишы

помвши. машиниста.......

отбойщики...................

навальщики...............

вагонщики...................

крепильиики . .......

костдрщини...............

переносчики ............

конвейерщика........

эл. слесаря.................

бурильщики................

бутчики................

2.60

2.60

2.20 375 185

ГРЭФИК выходов

6 7 8 9 Ю 11 1213 14 15 161718 192021Z2 23241 2 3 4 5В

фактическая стоимость цикла по существующит нормам и ценам

единиц измерен

норма

сумма

13.8

40,22

36 1

27.0

119,62

багон

72 J

15.0

упр

27,0

10.000

43,0

43.00

11,00

3.75

22.50

1.35

10,60

271,0

Фиг. 8.

90 м при двух циклах в сутки. Использование времени зде^сь весьма уплотнено, а простои механизмов доведены до минимума.

По мере продвижения вперед очистных за--боев длина промежуточных п1треков (а также -откаточных путей) все увеличивается, почему является необходимым проводить новый

Ч

1

Ч

1-J 1

Л

IS 18 Фиг. 9.

го 22

бремсберг. По идее сплошной разработки этот бремсберг должен проводиться в выработанном пространстве, что иногда и делается. Но так как проведение бремсберга с путевым ходком при нем через обрушенное пространство-работа очень медленная, то в настоящее время, обычно даже при сплошной разработке, бремсберги а (фиг. 10) заблаговременно проводятся среди невыработанных толщ угля. Такую систему разработки по характеру подготовительных работ надо считать переходной к столбовым системам (см. ниже).

Описанная система разработки в соответствии с направлением движения очистных забоев называется сплошною разработкою по простиранию. Об.тасть ее применения: тонкие пласты, не свыше примерно 1 залегающие в относительно устой-

разработке длинными сплошными забоями надо отнести: стремление к длинным лавам и цикличность работ, т. е. планомерное чередование всех работ в забое через определенные промелсутки времени. До сего времени считается вполне удовлетворительным суточный цикл работ в механизированном очистном забое, но уже появилось стремление добиваться двух циклов в сутки; для цикличности работ и планомерного управления кровлей весьма важно систематич. крепление забоев, увязанное с работою и перестановкою механизмов; для производительности и безопасности работ важно достаточно яркое электрич.освещение забоев. Изредка находит применение система разработки, совершенно аналогичная описанной, но с направлением выемки по восстанию или диагональному направлению в соответствии jc желанием считаться с ясно выраженным кливажем. При горизонтальном или близком к гори- зонтальному залегании пла-

ста, когда понятие простирания и падения вовсе или почти утрачивается, сплошные забои могут развиваться во все стороны от шахты б. или м. равномерно. При крутом падении пластов сплош-


Фиг. 10.

пая система разработки получает своеобразные особенности. Выемка угля ведется в по-то.якоуступном забое (фиг. 11), который имеет



вид опрокинутой лестницы. В калгдом уступе находится один забойщик, предохраняемый формой забоя от ударов кусков угля, которые отбиваются в вышележащих уступах и при крутом падении немедленно падают вниз. Ручная отбойка угля в потолкоуступном забое в последние годы все больше вытесняется работой с пневматическими отбойными молотками, сильно (при благоприятных условиях) повышающими производительность забойщика (на 50-100% и более). Наибольший эффект отбойные молотки дают при угле не слишком крепком, трещиноватом. В очень крепком, слитном угле отбойка ведется взрывчатыми веществами. Тщательное и своевременное


Флг. II.

Фиг. 12,

крепление заооев, так же как и закладка выработанного пространства при крутом падении, еще более существенно, чем при пологом, т. к., во-первых, при крутом падении могут обрушаться не только породы висячего бока, но и сползать породы лежачего и, во-вторых, какая-либо в одном месте упавшая глыба породы при скатывании вниз может повредить ния:ecтoящyю крепь и тем вызвать массовый завал. Забой крепится также рядами стоек, но кровля, а при слабости породы и почва, затягиваются обаполами, досками или затяжками. При работе без закладки требуется постановка нередко большого числа

Фиг. \о.


костров, к-рые как правило не переносятся и теряются. Отбитый в уступах уголь падает на поставленные вдоль забоя доски (р е ш т а-к и), по к-рым скатывается в нижнюю часть этажа, где через короткие скаты, снабн^енные люками, выпускается в вагончики, стоящие на откаточном штреке. Закладка при крутом падении легче (самотеком) размещается вдоль забоя, почему в этом случае она применяется чаще. Закладка особенно лселательна при разработке пластов со слабыми, легко обру-шающимися боковыми породами, пластов не очень тонких, залегающих под большим уг-Л1УЛ пaд^ния. При разработке с зак.тадкой

потолкоуступный забой обычно делается прямолинейным на весь этаж (фиг. 11), для того чтобы закладочный материал, подаваемый через верхний штрек, легко было размещать в выработанном пространстве. При работе же с обрушением столь длинный прямо./1инейный


Фиг. 14.

забой был бы опасен, почему этаж разделяется на 2 (фиг. 12) или несколько подэтажей и следовательно общая линия забоев становится зигзагообразной, что содействует устойчивости боковых пород. Уголь, спускаемый из уступов верхнего подэтал^а, откатывается по променточному штреку к забоям нижнего, по рештакам которого и спускается на откаточный штрек. Для того ж:е чтобы при менее устойчивьгх породах или более то.лстых производительных пластах иметь из верхнего


подэталга независимый выход, иногда проводятся т. н. передовые скаты а (фиг. 13). Следует упомянуть, что в последнее время существуют попытки механизировать врубовыми машиналп! работу в очистных забоях при крутых п.)1астах, но надо считать пневматические отбойные молотки методом механизации при крутом падении гораздо более универсальным.

Столбовые системы разработ-к и. Основное отличие столбовых систем разработки от сплошных состоит в том, что толща полезных ископаемых предварительно, до начала очистных работ, разделяется подготовительными выработками на отдельные части, т.н. столбы, имеющие вид прямоугольников. Следовательно подготовительные выработки за время их службы бывают окружены сто.лбами полезных ископаемых, а по выработанными пространствами (как при сплошных системах разработки), и над ними не происходит массового оседания кровли. В этом и состоит основная идея столбовых систем. В зависимости от формы и расположе-иия столбов возможно различать системы разработок длинными столбами по простиранию (фиг. 14 и 15), по восстанию (фиг. 16) и короткими столбами (фиг. 17). При всех этих системах разработки проведением бремсбергов а, б (фиг. 14) или скатов этаж разрезается на выемочные поля 1, II..., которые в свою очередь промежуточными штреками подразделяются на выемочные участки (очертания вгде и т. д.). В пределах калсдого выемочного поля сначала идет подготовка столбов проведением штреков OIC, 3 от бремсберга, а затем столбы вырабатываются очистными работами



в обратном направлении. Поэтому для столбовых систем разработки очень важно правильное соотношение между подготовительными и очистными работами, состояш;ее в том, чтобы в каждый данный момент развитие подготовительных выработок гарантировало бы дальнейшее бесперебойное развитие очистных работ. Вместе с тем запас подготовительных


Фиг. 16.

работ не должен быть излишним, так как это требует напрасного увеличения оборотного капитала. В виду многочисленности подготовительных работ при столбовых системах разработки следует обраш;ать особое вни-лшние на быстрое прохождение подготовитель-пых выработок, почему механизация этих работ, особенно в крупных шахтах, приобретает особое значение. Наибольшее значение в настоящее время в этом отношении для работы в породе имеют ппевмйтические бурильные молотки (в США) и погрузочные машины, а для работ по углю-врубовые машины типов, предназначенных для подготовок (см. Врубовые машины), а также погрузочные и комбинированные-врубовые и погрузочные машины (США). При столбовых системах разработки в отличие от сплошных надо считать нормальным тот порядок выемки подэтажей, когда раньше вырабатываются вышележащие подэтажи и следовательно забои верхних подэтажей идут впереди забоев нижних. Это требуется для того,чтобы рабочая часть бремсберга в период заканчивания данного выемочного поля находилась бы среди невыработанных толщ угля. Очистные работы могут развиваться не только по одну сторону от

Фиг. 17.


бремсберга (одностороннее бремсберговое поле), но и по обеим сторонам его (двустороннее бремсберговое поле). Двусторонние поля (фиг. 15) по сравнению с односторонними обладают преимуществом концентрации работ, но их главный недостаток-необходимость поддерживать бремсберг при заканчи-вании выемки данного бремсбергового поля среди выработанного пространства-проявляется в различной степени в зависимости от местных условий. Поэтому при более слабых породах и более мощных пластах, а такяе

при более наклонном падении могут оказаться предпочтительнее односторонние поля. Теоретич. расчеты показывают, что длина по простиранию двустороннего поля должна при прочих равных условиях превосходить длину одностороннего приблизительно в У2 раз. Что касается собственно очистных работ и в частности методов их механизации, то при разработке длинными столбами по простиранию столбы почти всегда, особенно при ,механизи-рованном производстве, вынимаются сплошными забоями, веден'йе работ в которых почти не отличается от такового при сплошной системе. Но многочисленность подготовитель-пых выработок требует тщательного проветривания их глухих забоев, в особенности в газовых рудниках. В новейшее время в этол! отношении особое значение получили подземные переносные электровентиляторы. Разработка длинными столбами по простиранию применима при любых углах падения, но при крутом падении очистные забои делаются потолкоуступпыми. Эта система наиболее применима для пластов мощностью в 1-3 м.


Фиг. 18.

залегающих в относительно устойчивых породах. При разработке длинными столбами по восстанию (фиг. 1G) подготовительные работы, т. е. проведение этажных штреков, бремсбергов и промежуточных штреков, такие же, как и при разработке длинными столбами по простиранию, но каждый под-этан разделяется печами а (узкие штреки по углю) на длинные столбы, вытянутые по восстанию. Так как выемка каждого столба производится, начиная с его верхней части, то доставка угля к штреку происходит не в выработанном пространстве, как при сплошной системе разработки или при разработке длинными столбами по простиранию, а по печам, огражденным невыработанными частями столбов, в чем и заключается основная идея этой системы. В зависимости от ширины столбов, свойств кровли, направления кливажа и способа работы-ручная или механизированная выемка-каждый столб может вырабатываться различно. В США эта система применяется при очень пологом, падении с полной механизацией; столбы шириною ок. 25 м вырабатывают сплошными забоями (с расположением забоев по схеме фиг. 16). При ручной работе ширина столба делается обычно 8-12 м. Такой столб при благо-



приятных условиях иногда вырабатывается сплошным забоем, расположенным в зависимости от направления кливажа по простиранию или диагонально, но гораздо чаще, при менее устойчивых породах и при кливаже, близком к падению, или при отсутствии кливажа столбы вынимаются отдельными з а-ходками а (фиг. 18, А) на всю ширину столба или на половину ширины. В одном столб1е м. б. и несколько заходок (фиг. 18, В). Длина забоя заходок 3-10 м. Забои заходок могут двигаться от завала (фиг. 18, А) или к завалу (фиг. 18, Б). В последнем случае работа безопаснее, почему выемка к завалу предпочтительнее при менее устойчивой кровле, хотя обыкновенно у границы с выработанным пространством приходится бросать ножку угля б-узкую полосу невыбранного угля. Применение разработки столбами по восстанию в виду большого числа подготовительных, трудно проветриваемых выработок очень ограничено. При системе разработки короткими столбами подготовительные работы производятся аналогично предыдущим столбовым системам, но подэтажи путем проведения выработок а (фиг. 17) по восстанию (печи) и выработок б по простиранию (просеки) разрезаются на короткие столбы. Подэтажи как правило вырабатываются, начиная с верхних, а сто.лбы в подэтаже,-начиная с верхних и наиболее удаленных от бремсберга (цифры на фиг. 17). Это обеспечивает нахождение всех подготовительных выработок среди массивов угля. Система коротких столбов наиболее приспособлена к эксплоатации месторождений не тонких, залегающих в малоустойчивых боковых породах, с некрепким полезным ископаемым. Именно таким условиям удовлетворяют многие буроугольные месторождения, где короткие столбы квадратной формы со сторонами в 15-20 м приходится во избежание одновременного обнажения значительных площадей кровли вынимать отдельными частями, напр. в порядке, указанном римскими цифрами на фиг. 19. Аналогично по идее разделение при выемке коротких столбов на отдельные части и в Подмосковном бассейне. В США при разработке горизонтально залегающих каменноугольных пластов средней мощности выемка коротких столбов полностью механизируется, напр. так (фиг. 20), что столб


Фиг. 19.

Фиг. 20.

вынимается полосами все уменьшающейся длины, причем в забоях работают врубовые машины специальной конструкции (типа арк-уолл), доставляемые к забою по рельсовым путям, по к-рым происходит и откатка угля от забоя непосредственно в рудничных вагончиках. При очень пологом залегании месторождений (примерно в пределах 24-5°) иногда бывает желательно некоторые подготовительные выработки для облегчения от-

катки проводить не по простиранию или падению, а диагонально к этим направлениям. Поэтому получаемые при такой подготовке столбы называются диагональными. Их подготовка и выемка производятся вполне аналогично тому, как при длинных или io-ротких столбах. В русской литературе иногда можно встретить термин в и-с и с т е м а разработки (главным образом в США). Все разработки, им обозначаемые, представляют собой одну из столбовых систем разработки, но со своеобразным взаимным расположением забоев в виде латинской буквы V, откуда и привилось название этой системы разработки. Обычно забои образуют пилообразную линию с симметричными (фиг. 21) или несимметричными зубцами (т. н. полуви-система).

Ввмтияяцьонньш штрек


Фиг. 21.

Диагональное расположение забоев по отношению к оси столба обусловливает при прочих равных условиях быстрое подвига-ние забоев, что в связи с концентрированным расположением последних обусловливает большую производительность выемочных полей и при надлежащей механизации значительно увеличивает производительность рабочих. К недостаткам подобной системы надо отнести: 1) необходимость строгого согласования всех работ в отдельньгх участках выемочного поля; 2) необходимость быстрого под-вигания подготовительных работ; 3) невозможность ставить забои по кливажу; 4) трудность управления кровлей; 5) затруднения с вентиляцией; 6) при работе столбами по восстанию при притоке воды последняя идет по очистным забоям. Поэтому на практике описанное выше расположение забоев несмотря на отмеченные достоинства его применяется в редких случаях.

Комбинированные системы р а з-р а б о т к и. Принципы, положенные в основу двух главных типов системы разработки- сплошной и столбовой,-иногда при надлежащих условиях бывает целесообразно применять в одной какой-либо системе. Такие си-, стемы называются комбинированными, илгг смешанными. Приведем два примера: фиг. 22 изображает комбинированную систему разработки-сп.чои1ную и длиннь1ми столбами по простиранию. Как и при сто.чбовых системах, этаж предварительно разбивается на бремс-берговые поля, но каждое крыло поля вы- рабатывается частью (через подэтаж) сплошными забоями, с направлением их движения



от бремсберга к границам поля (фиг. 22, А), частью же длинными столбами (фиг. 22, Б), вырабатываемыми в обратном нанравлении. За каждым из упомянутых очистных забоев ведутся параллельно два штрека, верхний и


Фиг. 22.

нижний, почему эта система получила в Донецком бассейне очень характерное название системы парных штреков. Ее достоинства: 1) отсутствие промеж:уточных штреков, проходимых узким ходом; 2) простота

тываются с большими потерями. В США эта система применяется преимущественно для разработки горизонтально залегающих пластов средней мощности. Многие америк. ма-ппшы для уг.педобычи и предметы шахтного

frXK-:: шту/.-/Ул жггг-

-fait - -/=Jf



Фиг. 24.


Фиг. 2 3.

подготовительных работ. Наилучппте результаты эта система дает при разработке пластов ок. 1 лг мощностью с падением не свыше 10- 15°, залегающих в породах средней устойчивости. Эта система мало пригодна для механизации. В США широчайшим распространением пользуется камерно-столбовая система разработки, сущность к-рой заключается в том (фиг. 23), что от штреков проводятся камеры шириною 4-i-12 ж, отделенные друг от друга столбами примерно такой же ширины. Длина камер достигает 70-100 м. Для образования целиков у штреков каждая камера сначала ведется узким ходом, а потом расширяется. Междукамерные столбы по мере возможности вырабатываются. 06ni,ee направлетпте выемки камер идет от главной откаточной выработки к границам ноля, что касается столбов , то их выработка идет или вслед за выемкой камер (средняя часть фиг. 23) или обратным ходом (нижняя часть фиг. 23). Так как выемка угля в камерах происходит в относительно узких забоях, окруженных столбами угля, то наблюдается очень слабое давление пород, что обусловливает малый расход (па крепление) лесных материалов. Зато в период выемки столбов наступает сильное давление кровли, почему как правило столбы выраба-

оборудования приспособлены именно к этим условиям (врубовые машины шорт-уолл и лонг-уолл, погрузочные машины, комбинированные машины, большегрузные низкие и широкие вагонетки). Но камерпо-столбовая система применяется и для мощных крутопадающих пластов (см. нилсе). В самые последние годы камерно - столбовая разработка находит широкое применение в Черемховском каменноугольном бассейне. Системы разработки, называемые в Вестфалии Stoss-Ъап и Schragbau, но характеру подготовите.т1ьных работ приближаются то к сплошным то к столбовым системам, но в виду своеобразного расположения очистных забоев заслуживают особого наименования. Их суиг-ность всего лучше может быть вырал-сена по-русски, для первой-термином выемка п о-.т о с а м и (фиг. 24), а для второй-в ы е м к а д и а г о н а л ьи ы м и п о .т о с а м и (фиг. 25). Разработка ведется с полной закладкой. Уголь, вырабатываемый в забое полосы, откатывается по штреку к скату (или бремсбергу), а закладка спускается с верхнего штрека по скатам

Й ГОРИЗОНТ


1т HAT очный ГОРИЗОНТ

Фиг. 25.

у границ выемочного поля и идет вслед за выемкой угля. Смысл системы разработки диагональными полосами ясен из фиг. 25. Очевидно, что оргаыич. недостатком выемки полосами яв-



1 2 3 4 ... 47

© 2003-2018