Лит.: Трушков Н. И., Разработка рудных месторождений, т. 1—2, М., 1946—47; Стариков Н. А., Системы разработки месторождений. Свердловск — М., 1947; Агошков М. И., Разработка рудных месторождений, 3 изд., М., 1954; Городецкий П. И., Разработка рудных месторождений, М., 1962; Агошков М. И., Малахов Г. М., Подземная разработка рудных месторождений, М., 1966; Каплунов Р. П., Черемушенцев И. А., Подземная разработка рудных и россыпных месторождений, М., 1966; Именитов В. P., Технология, механизация и организация производственных процессов при подземной разработке рудных месторождений, М., 1973.
М. Д. Фугзан.
Разработка угольных месторождений
Условия залегания угольных пластов отличаются большим разнообразием (см. Угольное месторождение ). Это, а также экономические причины обусловили применение различной технологии разработки угольных пластов. Как правило, для разрушения угля используют механические средства или взрывчатые вещества; реже гидравлические (см. Гидравлическая добыча угля) и химические (см. Подземная газификация углей ). Технология очистных работ предполагает либо постоянное присутствие рабочих в очистном забое, либо безлюдную выемку угля . Выделяют различные способы выемки угля: комбайнами (см. Горный комбайн ), стругами (см. Струговая выемка ), отбойными молотками или взрывчатыми веществами. Наиболее перспективна выемка угля комбайнами и стругами в сочетании с механизированными крепями — механизированными комплексами (см. Комплексы угольные ). Такими комплексами в СССР добыто 48,0% угля из очистных забоев на пластах пологого и наклонного падения, где требуется навалка (1973). На крутых пластах выемка комплексами пока (1974) ограничена.
Различают системы разработки с длинными и короткими забоями.
Система разработки с длинным забоем может быть сплошной, столбовой и комбинированной. Каждая из этих систем разработки имеет варианты в зависимости, например, от направления подвигания очистного забоя по отношению к элементам залегания пласта (по простиранию, падению, восстанию), способа подготовки этажа или яруса к очистной выемке, а при разработке мощных пластов — от метода их выемки по мощности: без разделения и с разделением на слои (наклонные, горизонтальные, поперечно-наклонные).
Сплошная система разработки. Характерным является одновременность проведения подготовит. выработок и очистной выемки угля в крыле этажа, панели. Подготовка очистного забоя (рис. 10 ) производится на расстоянии не менее 25—50 м от наклонных (бремсберга, уклона, ствола с ходками) или горизонтальных выработок путём проведения транспортной и вентиляционной выработок и разрезной печи между ними. В разрезной печи монтируют средства механизации и приступают к очистной выемке угля; очистной забой перемещается от наклонной (горизонтальной) выработки к границе этажа (панели). Вслед за забоем в выработном пространстве проводят прилегающие к забою выработки. Такое положение забоев очистных и подготовительных выработок сохраняется в течение всего периода отработки этажа (яруса). Применяются также другие варианты системы, которые зависят от угла падения пластов и различаются способами подготовки пласта, проведения выработок и т.п. Сплошная система разработки характеризуется малым первоначальным объемом проходимых выработок при подготовке нового очистного забоя. Её основные недостатки: сложные условия поддержания штреков; большие утечки воздуха через выработанное пространство; возможность встречи непредвиденного геологического нарушения и остановки лавы по этой причине. Сплошная система разработки затрудняет использование высокопроизводительных комплексов и агрегатов. Поэтому её применение должно быть ограничено тонкими пластами, залегающими на больших глубинах, и одиночными незащищенными пластами, опасными по внезапным выбросам угля и газа или горным ударам.
Столбовая система разработки. Характерным для столбовых систем разработки является проведение подготовительных выработок до начала очистных работ; эти выработки оконтуривают запасы угля в пределах этажа, яруса, выемочного столба.
Вариант столбовой системы разработки по простиранию при панельном способе подготовки шахтного поля представлен на рис. 11 . Около главного откаточного штрека у наклонных выработок сооружают приёмно-отправительную площадку, обеспечивающую приём и отправление грузов от околоствольного двора к очистным забоям и обратно. От площадки до верхней (или нижней) границы панели проводят наклонные выработки: бремсберг (уклон) и ходки, которые используются для подачи воздуха, вспомогательного транспорта, спуска — подъёма людей. Уголь транспортируется ленточными конвейерами по бремсбергу (уклону). От наклонных выработок в обе стороны проводят ярусные штреки (транспортный и вентиляционный) со вспомогательными выработками (заездами, сбойками и др.). По мере отработки подготавливается следующий ярус, для чего проходят новые штреки. Столбовая система разработки устраняет недостатки, присущие сплошной, однако она характеризуется повышенными потерями (на 5—7%) угля в целиках и увеличенным первоначальным объёмом проводимых подготовительных выработок. Её применение позволяет повысить нагрузку на очистной забой, улучшить основные технико-экономические показатели. Находит широкое применение при разработке пластов тонких и средней мощности, а также при слоевой разработке мощных пластов.
Получает распространение система разработки длинными столбами с подвиганием очистного забоя по падению (рис. 12 ) или восстанию пласта. От выработки, вскрывающей пласт, проводится главный полевой откаточный штрек. Параллельно полевому проводят пластовый штрек и две наклонные выработки до вентиляционного горизонта, где их соединяют разрезной печью. Длина выемочного столба до 1000—1500 м и более, ширина соответствует длине лавы. Очередной столб подготавливается путём проведения новых наклонных выработок и разрезной печи. Система разработки с перемещением забоя по падению позволяет обеспечить снижение удельного объёма проводимых и поддерживаемых выработок; постоянную длину лавы в пределах выемочного столба (что особенно важно при оснащении очистного забоя механизированным комплексом оборудования или агрегатом); простую и надёжную схему подземного транспорта; прямоточную схему проветривания с подачей воздуха к источникам выделения метана (очистной забой, выработанное пространство, уголь на конвейере, подготовительной выработки). Недостатки: большой объём наклонных выработок, проведение и эксплуатация которых обходятся дороже, чем горизонтальных. При высокой водообильности применяют аналогичную систему разработки с перемещением очистного забоя по восстанию пласта. Оба варианта системы разработки благодаря их технико-экономическим преимуществам являются наиболее прогрессивными для выемки тонких и средней мощности пластов с углом падения до 12—15°.
Систему разработки длинными столбами по простиранию или по падению применяют также при выемке мощных пологих пластов.
При разработке тонких и средней мощности наклонных и крутых пластов наибольшее распространение получила система разработки длинными столбами по простиранию. На выбор размеров выемочного поля по простиранию и длины очистного забоя решающее влияние оказывает способ выемки угля. При буровзрывной выемке угля длина выемочного поля не превышает 300—400 м, при механизированной может достигать 1000 м и более. Каждое выемочное поле вскрывают промежуточными квершлагами, от которых по пласту проводят откаточный (конвейерный) и вентиляционный штреки (рис. 13 ). Система разработки длинными столбами по падению (щитовая) применяется для разработки крутых пластов с передвижной оградительной крепью в виде щитового перекрытия. Впервые предложена в СССР Н. А. Чинакалом и применяется на шахтах Кузнецкого бассейна начиная с 1938. Этаж высотой по вертикали 80—100 м разделяют на выемочные поля размерами по простиранию 250—300 м. Их, в свою очередь, делят на отдельные щитовые столбы (см. Щитовая выемка ). Длина очистного забоя и способ подготовки столба зависят от применяемой технологии выемки угля. При буровзрывном способе выемки угля (рис. 14 ) длина очистного забоя не превышает 24—30 м; через каждые 6 м под щитовое перекрытие проводятся углеспускные печи (скважины). Эта система при буровзрывном способе имеет недостатки: высокие эксплуатационные потери, большой объём подготовительных работ, низкая степень механизации и высокий уровень ручного труда, высокая аварийность. Вследствие этого она неперспективна.
