Сплошные системы разработки

СПЛОШНЫЕ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ (а. longwall advancing, longwall mining system; н. Strebbau als Vorbau; ф. methode d'exploitation par tailles; и. sistema explotacion en avance, sistema explotacion avanzando) –

1) при подземной разработке угольных месторождений — системы, при которых подготовительные выработки (транспортный и вентиляционной штреки) в этаже, ярусе, выемочном поле проводятся одновременно с выполнением очистных работ.

В наиболее распространённом варианте сплошной системы разработки с выемкой по простиранию пласта для подготовки очистного забоя от наклонной выработки (бремсберга, уклона) на длину, соответствующую ширине охраняющего её целика, проводят транспортный и вентиляционный штреки.

На границе целика штреки соединяют разрезной печью, в которой монтируют средства механизации очистных работ. Очистной забой перемещается от наклонной выработки к границам этажа, панели.

Одновременно с подвиганием очистного забоя проводят прилегающие к нему штреки. Такое положение сохраняется в течение всего периода отработки этажа, яруса.

Транспортный штрек проводят: с опережением очистного забоя на 50-70 м для обособления проходческих работ от очистных, а при доставке угля по штреку в вагонетках — для размещения состава порожних вагонеток впереди погрузочного пункта лавы; без опережения, т.е. общим угольным забоем штрека и лавы.

В последнем случае подрывку породы в штреке производят с некоторым отставанием от угольного забоя. Вентиляционный штрек, как правило, оформляют вслед за подвиганием очистного забоя.

Участковые подготовительные выработки поддерживают в выработанном пространстве, для чего при проведении выработки или при её оформлении вслед за лавой с одной стороны или по обе стороны штрека возводят бутовые полосы, в т.ч. в комбинации с костровой крепью; в ряде случаев для охраны штреков оставляют целики угля.

На крутых пластах при сплошной системе разработки транспортный и вентиляционный штреки проходят от соответствующих квершлагов, разбивающих этаж на выемочные поля длиной до 300 м. По мере отработки выемочных полей неэксплуатируемые участки штреков погашаются. При ведении очистных работ без оставления междуэтажных целиков для целей вентиляции восстанавливают транспортный штрек вышележащего отработанного этажа.

Существуют также менее распространённые варианты сплошной системы разработки: с разделением этажа на подэтажи и проведением участковых бремсбергов в массиве угля (впереди действующих очистных забоев) или в выработанном пространстве по обрушенным породам; с направлением движения очистного забоя по падению или восстанию пласта, по диагонали к простиранию.

Достоинством сплошной системы разработки является малый первоначальный объём проводимых выработок при подготовке нового очистного забоя, в связи с чем эти системы находили широкое применение в начальный период развития отечественной угольной промышленности и в послевоенный восстановительный период.

Недостатки сплошной системы разработки: сложные условия поддержания выработок, большие утечки воздуха через выработанное пространство, отсутствие возможностей для доразведки пласта в выемочном поле, его осушения и дегазации, что затрудняет применение и снижает эффективность использования современных высокопроизводительных комплексов. В связи с этим сплошные системы разработки применяются при разработке тонких газоносных пластов на глубоких горизонтах с неустойчивыми вмещающими породами, в т.ч. склонными к пучению, а в варианте без отделения транспортным штреком забоя лавы — на одиночных незащищённых пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа и по горным ударам.

В CCCP на долю сплошной системы разработки приходится около 11 % подземной добычи угля, в т.ч. в Донецком бассейне около 20%. Сплошные системы разработки применяются также в угольной промышленности в Великобритании (до 40% добычи угля) и ФРГ (70%).

2) При подземной разработке рудных коренных месторождений сплошной системой заключается в выемке полезных ископаемых в шахтном поле без разделения его на блоки, единым забоем, с поддержанием кровли нерегулярно оставляемыми целиками или крепями простейших видов (при небольшой мощности залежей). Разрабатываются месторождения с устойчивой кровлей и вмещающими породами при мощности рудных тел до 15-20 м, угле падения до 40°.

При безэтажной выемке пологих месторождений (угол падения до 10°) после проходки соединительной выработки между основными и вспомогательными стволами, располагаемыми на флангах шахтного поля, осуществляется отработка рудного тела одним или несколькими сплошными или уступными (при мощности залежей более 5-8 м) забоями.

Откаточные и панельные штреки проходят по руде, при сложной гипсометрии почвы — в подстилающих породах (в этом случае проводятся и рудоперепускные восстающие). Отбойка руды шпуровая, реже скважинная. Погрузка и доставка производятся скреперными лебёдками или самоходными погрузочно-доставочными машинами, осмотр и оборка кровли — с помощью самоходных полков.

При этажной выемке, используемой в месторождениях мощностью не свыше 4-6 м, шахтное поле разделяется на этажи и руда отбивается лентами по восстанию или простиранию. Высота этажа зависит от угла падения и способа доставки и составляет 50-100 м.

Подготовка заключается в проходке этажных штреков и наклонных разрезных восстающих, для поддержания выработок вдоль них оставляют целики. Отбойка руды ведётся на всю мощность залежи шпуровыми зарядами. В выработанном пространстве оставляют нерегулярные целики из пустой породы, забалансовой или бедной руды, устанавливается также распорная крепь, а на более мощных участках — кустовая.

Достоинства сплошной системы разработки при разработке рудных месторождений: минимальный объём подготовительно-нарезных работ, широкий фронт работ для самоходных машин; недостатки — значительные потери руды в целиках, необходимость регулярных наблюдений за состоянием кровли.

3) При подземной разработке россыпных месторождений сплошной системы разработки заключается в отработке шахтного поля лавами без разделения его на отдельные столбы с поддержанием выработанного пространства крепью и целиками или с плавной посадкой кровли на ряды крепи (редко с обрушением кровли).

Применяются в основном при разработке неглубоко залегающих (до 12-15 м) многолетнемёрзлых россыпей с устойчивой кровлей. Длина забоя-лавы не превышает 40- 50 м. Отбойка мёрзлых песков ведётся буровзрывным способом.

При выемке встречными или смежными параллельными лавами подготовительные работы заключаются в проведении штрека вдоль россыпи и рассечек — по границе шахтного поля, от которых и начинают очистную выемку. Отбитую горную массу доставляют из лавы в штрек скрепером. Транспортируют горную массу скреперами, реже конвейерами. Проветривание осуществляют через вентиляционные шурфы. Призабойное пространство поддерживается рядами стоек, иногда кустами.

При разработке узких россыпей (до 20-30 м) иногда применяют радиальное (веерное) подвигание лав. В этом случае поле может быть подготовлено одной рассечкой, от которой в одну или обе стороны разворачивается лава. Длинные поля можно отрабатывать последовательно участками длиной 40-50 м.

Доставку песков осуществляют скреперами из лавы непосредственно в бункер околоствольного двора или на сборный штрек при делении поля на выемочные участки.

Для сохранения прямолинейности лав их обуривают "на клин". Применяется усиленное крепление выработанного пространства, особенно в районе околоствольного двора.

Известны также комбинированные варианты сплошной системы разработки, используемые при разработке россыпей со сложной конфигурацией: сочетание для отработки одного шахтного поля лав с параллельным и радиальным подвиганием.

При подземной разработке россыпных месторождений сплошной системы разработки по сравнению с другими системами характеризуется относительно небольшим объёмом подготовительно-нарезных работ, высокой производительностью труда рабочего, малыми потерями песков, благоприятными условиями для механизации очистной выемки.