www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
Г. А. КАТКОВ
ПОДЗЕМНАЯ РАЗРАБОТКА
ПЛАСТОВЫХ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Учебное пособие
Москва
Издательство МГОУ
2001
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
УДК 622. 3. 06: 622. 33. 012
ББК 33. 21я 73
К 29
Катков Г. А. Подземная разработка пластовых месторождений: Учеб.
пособие М.: Изд-во МГОУ, 2001.
В учебном пособии рассмотрены основы подземной разработки пластовых
месторождений полезных ископаемых. Описаны схемы и способы вскрытия и
подготовки шахтных полей, системы разработки угольных и рудных пластовых
месторождений. технологические схемы горно-подготовительных и очистных
работ. Приведены сведения о проявлениях горного давления, способах
управления кровлей в очистных забоях, способах крепления и охраны
подготовительных выработок. Указаны основные схемы проветривания горных
выработок.
Учебное пособие предназначено для студентов горных специальностей
вузов.
Рецензенты: д. т. н., проф. Ю. Д. Красников;
д. т. н., проф. А. Б. Макаров
ISBN 5-7045-0511-2	©	Г.	А.	Катков,
Издательство МГОУ,
2001
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
3
ВВЕДЕНИЕ
Горнодобывающие отрасли промышленности являются
важнейшим элементом экономического развития любой страны.
Комплексное и эффективное освоение минерально-сырьевых
ресурсов может быть достигнуто на основе детальной разведки
месторождений полезных ископаемых, интенсификации и ускорения
внедрения достижений научно-технического прогресса в области
добычи полезных ископаемых, совершенствования планирования,
организации и управления горным производством.
Осуществление этих задач требует от специалистов горного
профиля глубоких и прочных знаний по обоснованному выбору
способов вскрытия и подготовки шахтных полей, систем разработки
месторождений полезных ископаемых, технологии ведения горных
работ с учетом обеспечения минимальных потерь полезного
ископаемого в недрах, безопасности работ и соблюдения требований
по охране окружающей среды.
Настоящее учебное пособие направлено на то, чтобы дать
студентам горных специальностей необходимые знания по
технологии подземной разработки	месторождений полезных
ископаемых.
В ^пособии рассматриваются вопросы разработки пластовых
месторождений угля, руд черных и цветных металлов, калийных
солей, горючих сланцев и др.
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
4
1.	Основные понятии и определения
Подземная разработка месторождений полезных ископаемых -
совокупность работ по вскрытию и подготовке месторождений, очистной
выемке полезного ископаемого и транспортированию его на поверхность.
Пластовые месторождения характеризуются стабильной мощностью и
четкими контактами с вмещающими породами, достаточно определенными
углами падения.
Пластообразные месторождения имеют нестабильную форму	и
мощность, различные углы падения даже в пределах разрабатываемого
шахтного поля.
В результате ведения горных работ в недрах Земли образуются
подземные полости, которые составляют систему горных выработок. Они
подразделяются в соответствии с функциональным назначением на ряд
групп.
Вскрывающие выработки проводят с поверхности в массиве горных
пород для обеспечения доступа к полезному ископаемому и создания
транспортных связей шахты (рудника) с поверхностным комплексом.
Подготовительные выработки предназначены для подготовки
частей шахтного поля к разработке.
Выработки, предназначенные для добычи (выемки) полезного
ископаемого, называются очистными. Протяженная очистная выработка
называется лавой, а короткая - камерой.
Краткие определения некоторых горных выработок.
Ствол - вертикальная или наклонная горная выработка, имеющая
непосредственный выход на поверхность. В зависимости от назначения
стволы могут быть главными, вспомогательными и вентиляционными.
Главный ствол служит для подъема полезного ископаемого и породы на
поверхность; вспомогательный используют для спуска и подъема людей,
оборудования, материалов, выдачи породы; вентиляционный предназначен
для подачи в шахту свежего или выдачи из шахты загрязненного воздуха.
Шурф - вертикальная выработка небольшого поперечного сечения	и
небольшой глубины (до 50 - 60 м), имеющая непосредственный выход на
земную поверхность и предназначенная для разведки полезного ископаемого,
вентиляции, спуска материалов и запасного выхода из шахты.
выхода на земную поверхность и служащая для спуска полезного
ископаемого из вышележащих выработок в нижележащие под действием
собственного веса, передвижения людей, вентиляции и др.
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
Слепой ствол - выработка, не имеющая выхода на земную поверхность
и предназначенная для подъема полезного ископаемого, вентиляции, спуска
и подъема людей, оборудования, подвода электроэнергии и др. Слепые
стволы могут служить и для вскрытия отдельных частей месторождения из
подземных горных выработок.
Скважина - вертикальная или наклонная выработка небольшого
диаметра (до 2 м), пройденная для вентиляции, спуска закладочного
материала, элементов крепления и др.
Бремсберг - выработка, не имеющая непосредственного выхода на
поверхность, пройденная по восстанию или падению пласта и служащая для
транспортировки полезного ископаемого сверху вниз, вентиляции, подвода
электроэнергии, передвижения людей и доставки оборудования. Бремсберг
проводится по пласту и реже по породе.
Уклон - наклонная выработка, не имеющая выхода на земную
поверхность, пройденная по восстанию или падению пласта и служащая для
транспортировки полезного ископаемого снизу вверх(с нижнего горизонта на
верхний) при помощи механических устройств, вентиляции, доставки
оборудования, передвижения людей.
Ходок - выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную
поверхность, пройденная, как правило, параллельно бремсбергу или уклону
на расстоянии 20-30 м от них и служащая для передвижения людей, доставки
материалов и оборудования, вентиляции и др.
Скат - выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную
поверхность, проведенная по падению пласта и предназначенная для спуска
полезного ископаемого вниз под действием собственного веса.
Печь - выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную
поверхность, проводимая по пласту без присечки породы и предназначенная
для монтажа очистного оборудования, передвижения людей, доставки
различных грузов, проветривания. Печь, предназначенная только для
монтажа очистного оборудования, называется разрезной.
Штрек - горизонтальная выработка, не имеющая непосредственного
выхода на земную поверхность и проводимая по простиранию пласта. По
назначению штреки могут быть откаточными (транспортными) и
вентиляционными. Штреки являются наиболее распространенными горными
выработками в шахтах.
Квершлаг - горизонтальная выработка, не имеющая непосредственного
выхода на земную поверхность и проводимая по пустым породам вкрест
простирания или под некоторым углом к линии простирания месторождения.
Квершлаги могут быть откаточными и вентиляционными. Они служат для
вскрытия пластов и выполняют те же функции, что и штреки.
Просек - выработка, проводимая параллельно штреку по пласту
полезного ископаемого без присечки вмещающих пород и предназначенная
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
6
для проветривания забоя штрека в период его проходки, а также для
передвижения людей и транспортировки различных грузов.
Орт - выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную
поверхность и проводимая по мощному пласту вкрест его простирания. Орты
соединяют штреки, расположенные у почвы и кровли пласта.
Штольня - горизонтальная или слабонаклонная выработка, имеющая
один выход на земную поверхность и служащая для вскрытия месторождения
в соответствующих горно-геологических условиях.
Горизонт - часть шахтного поля, одной из границ которого по падению
является главный откаточный штрек, а второй - верхняя или нижняя граница
шахтного поля.
Этаж - часть пласта в шахтном поле, границами которого по падению
являются штреки (откаточный и вентиляционный), а по простиранию -
границы шахтного поля.
Панель - часть пласта в пределах шахтного поля или горизонта,
обслуживаемая самостоятельным комплексом горизонтальных и наклонных
откаточных и вентиляционных выработок. Границами панели являются по
падению - границы горизонта, по простиранию - граница шахтного поля или
границы смежных панелей.
Ярус - часть пласта в пределах панели, ограниченная по падению
выемочными штреками (откаточными и вентиляционными), а по
простиранию - границами панели.
Контрольные вопросы
1.	Какие месторождения относятся к пластовым ?
2.	На какие группы подразделяются горные выработки по их
функциональному назначению?
3.	Дайте определения вертикальных выработок (ствол, шурф и др. ).
4.	Каковы основные назначения штреков при разработке угольных
пластов?
5.	Чем отличаются длинные очистные выработки от коротких?
6.	Укажите формы сечения горных выработок.
2.	Схемы вскрытия и подготовки шахтных полей
2.	1. Вскрытие месторождений
Вскрытие месторождений полезных ископаемых включает в себя
комплекс горных работ, проводимых в период строительства и эксплуатации
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
7
горнодобывающего предприятия для обеспечения доступа с поверхности
земли к полезному ископаемому.
Вскрытие месторождений осуществляется несколькими способами в
зависимости от геологических, горно-технических и экономических факторов
и характеризуется комбинацией основных и вспомогательных
вскрывающих выработок и местом их расположения в пределах шахтного
поля.
При этом к основным (или главным) вскрывающим выработкам относят
выработки, имеющие непосредственный выход на земную поверхность
(вертикальные и наклонные стволы, штольни, шурфы), по которым
транспортируют на поверхность полезное ископаемое, осуществляют спуск и
подъем людей, материалов, оборудования и др.
К вспомогательным (или дополнительным) вскрывающим выработкам
относят выработки, не имеющие непосредственного выхода на земную
поверхность (квершлаги, гезенки, полевые скаты, бремсберги, уклоны).
Наиболее распространенным и эффективным способом при разработке
угольных и рудных месторождений является вскрытие вертикальными
стволами. Следует различать две основные схемы вскрытия: одногоризонтные и
многогоризонтные.
Одногоризонтные схемы вскрытия вертикальными стволами можно
применять как при разработке одиночного пласта, так и свиты пластов (рис. 1).
Как правило, при одногоризонтной схеме вскрытия выработки,
вскрывающие пласт или свиту пластов, располагают непосредственно по
пласту или кровле (почве) пластов.
Вскрытие вертикальными стволами обычно применяется в комбинации
с другими вскрывающими выработками (капитальными и этажными
квершлагами, капитальными и этажными гезенками) (рис. 2).
Одногоризонтные схемы вскрытия имеют ряд преимуществ. Они
позволяют осуществлять транспортировку грузов по одному транспортному
горизонту в течение всего срока эксплуатации шахты или рудника,
отсутствует необходимость в углубке стволов, им присущ сравнительно
небольшой объем горнокапитальных работ. Недостаток этой схемы состоит в
необходимости отработки уклонного поля с доставкой полезного
ископаемого по уклонной выработке снизу вверх, а также сложности
проветривания выработок.
Многогоризонтные схемы вскрытия применяются при делении
шахтного поля по падению на несколько ступеней. При этом вертикальные
стволы проходят на полную глубину свиты пластов без последующей их
углубки или до какого-либо горизонта с последующей углубкой по мере
отработки горизонтов (рис. 3). В обоих случаях необходимо проведение
погоризонтных квершлагов.
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
Рис. 1. Одногоризонтная схема вскрытия свиты пластов вертикальными
стволами и капитальным квершлагом:
1 — вентиляционный квершлаг; 2—главный ствол; 3 — вспомогательный ствол- 4—
транспортный квершлаг; 5 — будущие вентиляционные скважины
л-А	А	:■	б-Б
Рис. 2. Схема вскрытия крутых пластов вертикальными стволами и
этажными квершлагами:
1,2—клетевые вспомогательные стволы; 3 — главный скиповый ствол; 4, 5 — этажные
откаточные квершлаги действующих этажей; 6 — групповые полевые штреки; 7--этаж-
ный квершлаг подготавливаемого этажа; 8, 9 — околоствольные дворы действующих
этажей; 10 — промежуточный квершлаг; 11 — пластовые откаточные штреки; 12 —очист¬
ные забои; 13 —Явластовые вентиляционные штреки
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
9
Рис. 3. Схема вскрытия свиты пологих пластов вертикальными стволами и по-
горнзонтными квершлагами при делении шахтного поля на блоки:
1 и 2 — главный и вспомогательный центральные стволы: 3 — главные полевые штреки; 4—
воздухоотводящие стволы; 5 — откаточные блоковые квершлаги; 6 — воздухоподающие стволы
- б л о -
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
Рис. 4. Деление шахтного поля на блоки:
1 — подъемный ствол; 2—вентиляционные стволы; 3 — вентиляционные шурфы; 4
ковые стволы; 5 — главные откаточные штреки; 6 — лава; 7 — границы блоков

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
10
Вскрытие шахтных полей вертикальными стволами и погоризонтными
квершлагами рекомендуется применять при углах наклона пластов 8-18° и
размерах шахтного поля по падению от 2, 5 до 4, 0 км и более.
При строительстве шахт большой проектной мощности (более 5-8
тысяч тонн в сутки) и значительных размерах шахтных полей (более 8 км по
простиранию и 5 км по падению) возникает необходимость деления
шахтного поля на блоки. Шахтное поле делят на два-четыре горизонта
размерами по падению до 1200 м, а каждый горизонт на два-семь блоков
размером по простиранию от 2000 до 4000 м. Одновременно отрабатываются
несколько блоков.
Вскрытие шахтного поля в этом случае осуществляется в центральной
части шахтного поля двумя-тремя вертикальными стволами, которые
обеспечивают подъем полезного ископаемого со всех блоков, а также спуск и
подъем людей, оборудования, материалов. Эти стволы могут использоваться
для целей проветривания выработок. Для каждого блока проходят
вентиляционные стволы, которые в отдельных случаях используют для
подъема-спуска людей, вспомогательных грузов, водоотлива (рис. 4).
Вскрытие шахтного ноля при делении его на блоки позволяет
поочередно вводить отдельные участки в эксплуатацию с обособленными
схемами отработки пластов. При этом упрощается схема подземного
транспорта, вентиляции. За счет высокой концентрации очистных работ
обеспечивается общая высокая производительность шахты.
При разработке крутых и крутонаклонных пластов применяются
многогоризонтные схемы вскрытия вертикальными стволами и этажными
квершлагами. Вертикальные стволы первоначально проходят до горизонта
откаточного штрека первого этажа и оборудуют околоствольные дворы на
откаточном и вентиляционном горизонтах (рис. 5). Этаж - часть шахтного
поля, ограниченная по падению откаточным и вентиляционным штреками, по
простиранию - границами шахтного поля.
От стволов проводят этажные квершлаги, а затем и этажные штреки,
обеспечивающие очистную выемку пластов.
По мере отработки первого этажа ведутся подготовительные работы на
втором этаже, для чего углубляют стволы и оборудуют околоствольные
дворы нового этажа.
Некоторые особенности вскрытия характерны при разработке рудных
месторождений. При использовании в качестве главных вскрывающих
выработок вертикальных стволов различают три основные схемы: вскрытие
вертикальным стволом по рудному телу, по породам лежачего бока и по
породам висячего бока. При первой схеме возникает необходимость
оставления охранного целика значительных размеров. Более выгодна вторая
схема вскрытия (рис. 6) при проведении ствола в породах лежачего бока за
зоной их сдвижения.
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
Рис. 5. Схема многогоризонтного вскрытия свиты крутых пластов вертикаль¬
ными стволами и этажными квершлагами:
1, 2 — главные стволы; 3 и 4 — откаточный и вентиляционный квершлаги; 5 и 6 — откаточный
и вентиляционный штреки; 7 —разрезные печи; 8 — гезенк
Рис. 6. Схема вскрытия вертикаль¬
ными ступенчатым и стволами:
1 — ствол с поверхности; 2 — слепые ство¬
лы; 3 — рудное тело; 4 — квершлаг; 5 —
граница зоны сдвижения
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

12
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
Рис. 7. Схема вскрытия штольней
и слепым стволом:
1 — штольня; 2—слепой ствол;
наклонный ствол
Iz£	¥
тяэя&тяштшязт&яз&ям ~тящ
і
1	Л—
Л-А
L
ж
щШ
1
Рис. 8. Схема вскрытия пологих пластов наклонными стволами:
1 — главный ствол; 2,3—вспомогательные стволы; 4,5 — этажные штреки; 6—разрезные
печи; 7 — вентиляционные двери; 4 — вентиляционный канал; 9 —шурф
пыми стволами:
1 — штольня; 2 —слепой ствол; 3 — этажные квершлаги; 4—шурф; 5 — гезенк
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
При разработке крутопадающих рудных залежей на больших глубинах
(1200-1500 м) применяется вскрытие вертикальным стволом с поверхности с
последующим переходом на вертикальный (или наклонный) слепой ствол с
целью уменьшения протяженности квершлагов на нижних горизонтах
(рис. 7).
Пологие и наклонные (до 16°) пласты могут быть вскрыты наклонными
стволами, которые проводят непосредственно по полезному ископаемому
или в висячем боку пласта в устойчивых вмещающих породах.
Наклонные стволы имеют прямоугольную или арочную форму
поперечного сечения, обеспечивающую условия применения конвейерного
транспорта. В пределах шахтного поля может быть проведено до трех
наклонных стволов (рис. 8).
От стволов в обе стороны проводятся вентиляционные и откаточные
этажные штреки, а иногда и разрезные печи.
Эта схема вскрытия отличается небольшими первоначальными
затратами на проведение вскрывающих выработок и оборудование
поверхности, позволяет обеспечить быстрый ввод шахты в эксплуатацию.
К недостаткам следует отнести значительные последующие затраты на
поддержание наклонных стволов, ограничение их протяженности до 1500¬
1800 м.
Месторождения полезных ископаемых, залегающих в гористой
местности, целесообразно вскрывать с помощью штолен. Штольнями могут
быть вскрыты как пологие, так и крутые пласты и рудные залежи (рис. 9).
При пологом падении пластов проводят капитальную штольню,
которая делит шахтное поле на две части: бремсберговую и уклонную.
При вскрытии крутых пластов кроме капитальной и вентиляционной
штолен в качестве дополнительных вскрывающих выработок используют
гезенки и этажные квершлаги. Часть шахтного поля, расположенная ниже
штольневого горизонта, может быть вскрыта слепыми стволами и этажными
квершлагами.
Вскрытие шахтных полей штольнями является наиболее простым и
экономичным способом, но его применение ограничено спецификой горно¬
геологических условий месторождения.
Контрольные вопросы
1.	Укажите основное назначение вскрывающих выработок.
2.	Что такое способ и схема вскрытия шахтного поля?
3.	Приведите классификацию схем вскрытия пластовых
месторождений.
4.	В чем преимущества многогоризонтных схем вскрытия?
5.	Каковы особенности вскрытия пластовых рудных месторождений?
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
6.	Как вскрывают месторождения, расположенные в гористой
местности?
7.	Какие трудности возникают при вскрытии месторождений на
больших глубинах?
8.	Укажите достоинства и недостатки вскрытия шахтного поля с
разделением его на блоки.
9.	В чем состоят особенности вскрытия свиты крутых пластов?
2.	2. Подготовка месторождений
Подготовка месторождения к отработке предусматривает разделение
шахтного поля после вскрытия на отдельные части (панели, этажи, блоки,
выемочные столбы). Выбор способа подготовки осуществляется с учетом
ряда факторов:	горно-геологических (мощность пласта, угол падения,
свойства вмещающих пород, глубина залегания, наличие тектонических
нарушений и т. д. ), технико-экономических (срок службы шахты или
рудника, вид применяемого оборудования, условия проветривания и т. д. ).
Существует четыре основных способа подготовки:	панельный,
этажный, погоризонтный и комбинированный.
На месторождениях, вскрытых вертикальными стволами, преобладает
панельный способ подготовки. При вскрытии наклонными стволами
преимущественное распространение получила этажная подготовка.
Значительное применение получил и погоризонтный способ подготовки,
который имеет некоторые преимущества перед панельным и этажным
способами. Это - меньшая удельная протяженность проводимых
подготовительных выработок, лучшие условия работы механизированных
очистных комплексов при горизонтальном расположении забоя,
проветривания выемочного участка с подсвеживанием струи воздуха.
В отдельных случаях применяется комбинированный способ
подготовки шахтного поля (погоризонтный с панельным или этажным,
панельный с этажным).
Сущность панельного способа подготовки заключается в том, что на
уровне околоствольного двора проводятся главный откаточный штрек и
квершлаг, которые делят шахтное поле на четыре части - панели (рис. 10).
В пределах каждой панели проводят панельные бремсберги с ходками.
Каждая панель отрабатывается частями по простиранию. Эти части
называются ярусами. Они оконтурены транспортным и вентиляционными
штреками.
Порядок отработки ярусов в панели может быть прямым или обратным,
в зависимости от горно-технических условий. В бремсберговой части
шахтного поля порядок отработки самой панели преимущественно прямой, а
в уклонной - обратный.
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
В панели, как правило, одновременно находятся в работе 2-3 очистных
забоя. Проветривание забоев осуществляется по прямоточной и
возвратноточной схемам, иногда с подсвежением струи воздуха.
Основные параметры панельного способа подготовки: длина панели по
простиранию 1500-2000 м; по падению 300-1000 м; наклонная высота ярусов
150-200 м; число крыльев в панели 1-2; угол падения пласта до 27°.
Основные преимущества панельного способа подготовки заключаются
в возможности повышения производственной мощности шахт за счет
одновременной работы очистных забоев в нескольких панелях с
применением высокоэффективного конвейерного транспорта, а также
сравнительно малого объема постоянно поддерживаемых подготовительных
выработок.
К недостаткам способа следует отнести ограничение области
применения пологими и наклонными пластами, сложностью в проветривании
бремсберговых и уклонных полей.
Сущность этажного способа подготовки заключается в том, что
шахтное поле в пределах пласта разделяется на полосы - этажи, вертикальная
высота которых одинакова по всему простиранию ^пласта в ^пределах
шахтного поля. Высота этажей зависит от геологических и горно-технических
условий:	мощности пластов, их газоносности и удароопасности,
устойчивости вмещающих пород, нарушенности пород, производственной
мощности шахты и других факторов.
При этажном способе подготовки от околоствольного двора или
капитального квершлага, пересекающего пласт в средней части шахтного
поля, по пласту или породам проводятся капитальные бремсберги с ходками
(вентиляционным и транспортным) для вентиляции и доставки грузов и
передвижения людей (рис. 11).
От капитального бремсберга в обе стороны до границ шахтного поля по
простиранию проводятся этажные транспортные и вентиляционные штреки с
просеками, которые сбиваются разрезными печами на расстоянии не менее
40	м от ходков или у границ этажа в зависимости от порядка отработки
пласта.
При делении этажа на подэтажи проводятся подэтажные штреки. При
такой схеме свежий воздух подается к очистным забоям по этажным
откаточным штрекам, а исходящая струя воздуха - по вентиляционному
штреку к стволу или шурфу.
Основные параметры этажного способа подготовки при разработке
пологих и наклонных пластов сводятся к следующим: угол падения пласта
15-35°; длина выемочного поля в этаже по простиранию 800-1200 м;
наклонная высота этажа 120-450 м; число подэтажей в этаже 1-4; длина лавы
100-200 м.
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
16
9	9
Рис. 10. Панельная схема подготовки бремсберговой ступени шахтного
поля:
1 — вентиляционный шурф; 2 — погорнзонтный вентиляционный штрек; 3, 4, 5 — соот¬
ветственно рельсовые ходки, конвейерные бремсберги и гру зо люд с кие ходки; 6 — ярус¬
ный вентиляционный штрек; 7 — ярусный транспортный штрек; 8 — главный полевой
штрек транспортного горизонта; 9 — прнемно-отправительная площадка; 10 — главный
ствол; 11 — вспомогательный ствол; I—V - номера ярусов
Рис. 11. Этажная схема подготовки шахтного поля:
1 — капитальный квершлаг, проведенный от околоствольного двора на подготавливае¬
мый пласт; 2 — капитальный штрек; 3, 4— соответственно капитальные бремсберги и
ходки; 5 — этажный транспортный штрек; 6 — этажный вентиляционный штрек под¬
готавливаемого этажа; 7 — этажный вентиляционный штрек действующего этажа; в —
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
Рис. 12. Схема погоризонтной подго¬
товки уклонной части шахтного по.пя
при отработке пласта средней мощности
лавами по падению и прямоточной схе¬
ме проветривания выемочного участка
с подсвежением исходящей струи воз¬
духа!
/ — монтажный штрек; 2—главный вентиля¬
ционный штрек; 3 — главный транспортный
штрек; А — воядухоподаюший штрек; 5 — люд¬
ской ходок; 6 — конвейерный бремсберг; 7 —
вспомогательный холок; 8 — ноэдухоподаю-
щнй ствол; 9 — вентиляционный ствол; 10 —
главный вентиляционный квершлаг; // —
главный транспортный квершлаг
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «МарВДіейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
18
При разработке крутых	пластов	этажный способ подготовки
применяется, как правило, без разделения этажа на подэтажи. В этих случаях
этажные штреки проводятся как по пласту, так и в породах почвы.
Преимущества этажного	способа	подготовки заключаются в
возможности быстрого ввода	шахты в	эксплуатацию, простой схеме
проветривания выработок, небольшом объеме проведения подготовительных
выработок.
К недостаткам способа следует отнести отсутствие возможности для
широкого развития фронта очистных работ и необходимость поддержания
выработок в течение периода отработки этажа.
Широкое внедрение систем разработки пологих пластов длинными
столбами с отработкой их по восстанию или падению обусловило
применение погоризонтного способа подготовки шахтных полей.
Сущность погоризонтного способа подготовки заключается в том, что в
каждой ступени от главного	квершлага	или капитального уклона по
отдельным пластам проводят главные транспортный и вентиляционный
штреки. По мере отработки выемочных столбов при прямом порядке главные
штреки удлиняют до тех пор, пока не будет отработана вся ступень шахтного
поля.
Выемочные столбы подготавливаются путем проведения конвейерных
и вентиляционных бремсбергов (уклонов), непосредственно примыкающих к
очистному забою и проводимых от главных штреков (рис. 12).
Область применения погоризонтного способа подготовки ограничена
следующими условиями: угол падения пласта не более 10°; мощность пласта
не более 1, 5-2, 0 м при отработке по восстанию; при притоке воды не более
5	м3 /ч при обработке по падению.
Преимущества погоризонтного способа подготовки заключаются в том,
что значительно упрощается подготовка шахтного поля и схема
транспортирования полезного ископаемого в шахте, сокращаются объемы
проведения и затраты на поддержание подготовительных выработок.
Иногда при разработке одного и того же пласта с изменяющимися
горно-геологическими условиями применяются комбинации различных
способов подготовки шахтного поля - панельного и этажного, этажного и
погоризонтного.
При разработке свиты сближенных пластов в зависимости от угла
падения, мощности, обводненности принимают, как правило, следующие
способы подготовки шахтного поля, одинаковые для всех пластов свиты:
•	погоризонтный - для необводненных пластов при углах падения
пластов не более 10° с подвиганием очистного забоя по падению в
бремсберговых и уклонных полях; для обводненных пластов при тех же
углах падения в уклонных полях с подвиганием очистного забоя по
восстанию при мощности пластов до 2 м;
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
19
•	панельный - для пластов с углами падения от 10° до 25° при любой
мощности и обводненности, а также для водообильных пластов любой
мощности с углами падения менее 10° - как в бремсберговой, так и в
уклонной частях шахтного поля;
•	этажный - для пластов с углами падения свыше 25° с группированием
пластов на этажные штреки, проводимые у главного квершлага на
транспортном и вентиляционном горизонтах.
При погоризонтной подготовке уклонной части шахтного поля свиты
сближенных пластов с отработкой их лавами по восстанию и
группированием на главные полевые штреки пласты объединяются
участковыми квершлагами.
Применяется схема с повторным использованием участковых уклонов,
прямым порядком отработки столбов в свите, опережающей отработкой
нижнего пласта по отношению к верхнему. Расстояние между участковыми
квершлагами принимается равным суммарной длине выемочных столбов.
Групповые выработки (откаточный и вентиляционный штреки) проводятся в
кровле нижнего пласта.
Панельная подготовка бремсберговой части шахтного поля свиты
сближенных пластов с группированием на главный транспортный штрек и
соединением свиты пластов горизонтальными (наклонными) квершлагами с
опережением очистных работ в одноименных ярусах на всех трех пластах
осуществляется тремя пластовыми наклонными выработками и фланговыми
ходками (рис. 13). Предусмотрено повторное использование ярусных
штреков, прямоточная схема проветривания выемочного участка. Порядок
отработки пластов и ярусов - нисходящий, одновременная отработка всех
трех пластов одноименных ярусов с опережением линии забоя по каждо¬
му вышележащему пласту по отношению к нижележащему.
Панельная подготовка уклонной части шахтного поля с
группированием сближенных пластов на главный транспортный штрек и
ведением очистных работ на пластах в разноименных ярусах производится
теми же выработками, что и по схеме рис. 13. Отличие заключается в
том, что транспортный и воздухоподающий квершлаги проводятся у верхней
границы в центре шахтного поля и одновременная отработка пластов ведется
в разных ярусах. Порядок отработки пластов принят нисходящим.
При погоризонтном способе подготовки с выемкой столбов по падению
или восстанию наклонную высоту горизонта (длину выемочных столбов)
необходимо принимать 800-1000 м для мощных пластов и 1000-1500 м для
пластов тонких и средней мощности.
При панельной подготовке длину панели по падению принимают в
пределах 1000-1500 м.
При этажной подготовке наклонную длину этажа при углах падения от
35	до 56° необходимо принимать в пределах 300-400 м, при больших углах
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
20
Рис. 13. Панельная подготовка бремсберговой части шахтного
поля свиты сближенных пластов с группированием на главный
транспортный штрек и соединением свиты пластов горизонталь¬
ными /наклонными/ квершлагами с опережением очистных работ
в одноименных ярусах:
I - главный вентиляционный штрек; 2 - фланговый квершлаг;
3 - фланговый ходок; 4 - центральный вентиляционный квершлаг;
5 - бремсберги; 6 - воздухоподающий штрек; 7 - главный тран¬
спортный штрек; 8 - ярусный штрек; 9 - центральный конвейер¬
ный квершлаг; 10 - центральный воздухоподающий квершлаг
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru ■
кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
Рис. 14. Сплошная система разработки лава-этаж:
а — с охраной этажных штреков целиками угля при опережении лавы забоен откаточ¬
ного штрека (1 — капитальный бремсберг; 2 — людской ходок; 3 — этажный откаточный
штрек; 4 — просек; 5 — лава; 6 — вентиляционный этажный штрек; 7 — погашенная раз¬
резная печь); б —с охраной этажных штреков бутовыми полосами и проведением штре¬
ков вслед за лавой (1 — этажный откаточный штрек; 1 — раскоска; 3 — лава; 4 — этаж¬
ный вентиляционный штрек)
Рис. 15.
Сплошная сис¬
тема разработ¬
ки с разделени¬
ем этажа на
подэтажи
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
22
падения - в зависимости от вертикальной высоты этажа, которая должна
составлять 100-120 м.
Конструктивные элементы и параметры способов подготовки для
различных горно-геологических и горно-технических условий, сечения и
места расположения выработок, а также способы их охраны при разработке
сближенных пластов и схемы вентиляции выемочных участков принимают в
соответствии с "Нормами технологического проектирования угольных и
сланцевых шахт" и другими отраслевыми нормативными документами.
Параметры различных способов подготовки пожаробезопасных и
пожароопасных пологих угольных пластов средней мощности можно
принимать, исходя из области их оптимальных значений для различных
горно-технических условий в пределах, указанных в табл. 1.
Таблица 1
Способ
ПОДГОТОВКИ
шахтного
ПОЛЯ
Параметр
Диапазон значений
на пожаробезо¬
пасных
угольных
пластах
на пожароопас¬
ных угольных
пластах
Панельный
Длина панели по
простиранию, м
1500-2000
2500-4000
1000-1500
(однокрылая
панель)
2000-3000
(двухкрылая
панель)
Наклонная высота
панели,м
1000-1500
1000-1200
Наклонная высота
яруса, м
150-220
150-220
Погоризонт-
-ный
Наклонная высота
выемочного столба
м
1000-2500
1000
Ширина выемочного
столба, м
150-180
150-180
Длина выемочного
поля по прос¬
тиранию, м
750-1200
Этажный
Наклонная высота
этажа (подэтажа), м
150-200
150
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
Тектонические нарушения допустимо использовать в качестве
естественных границ между этажами, панелями, горизонтами.
З.	Системы разработки пластовых месторождений
Под системой разработки понимается определенный порядок ведения
подготовительных и очистных работ в пределах выемочного участка (панели,
этажа, яруса), увязанный в пространстве и времени, обеспечивающий
экономичную и безопасную добычу полезного ископаемого с заданной
производительностью и максимальным извлечением из недр.
Выбор системы разработки производится с учетом ряда
горно-геологических и горно-технических факторов: формы залегания и
строения разрабатываемых пластов, угла падения и мощности пластов,
склонности их к внезапным выбросам угля и газа, глубины разработки,
наличия тектонических нарушений в пределах шахтного поля, степени
оснащенности средствами разрушения пород и угля и их транспорта, а также
обеспечения надежной вентиляции при ведении всех горных работ.
Системы разработки пластовых месторождений разделяют на два
основных класса: с разработкой пласта на полную мощность и с делением его
на слои.
По порядку проведения выемочных выработок относительно
очистного забоя эти классы делятся на следующие группы: сплошные
системы разработки; системы разработки длинными столбами; системы
разработки короткими очистными забоями; системы разработки слоями
(наклонными, поперечно-наклонными, горизонтальными); комбинированные
системы разработки.
По характеру направления подвигания очистного забоя относительно
залегания пласта различают варианты систем разработки: по простиранию,
падению, восстанию и вкрест простирания.
Сплошная система разработки характеризуется одновременным
ведением очистных и подготовительных работ в пределах выемочного поля с
движением забоев выработок в одном направлении. При этом допускается
незначительное (до 50 м) опережение забоев подготовительных выработок
относительно линии очистного забоя (рис. 14).
Сплошная система разработки применяется при панельной и этажной
подготовке шахтного поля.
В пределах этажа в зависимости от его высоты располагаются от
одного до трех очистных забоев. В последнем случае возможен вариант
сплошной системы разработки с разделением этажа на подэтажи (рис. 15).
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
24
Система разработки лава-этаж предусматривает проведение от
капитального бремсберга откаточного этажного штрека протяженностью до
100 м и через 40 м от бремсберга - разрезной печи. От бремсберга до
разрезной печи проводят вентиляционный штрек.
При разделении этажа на подэтажи с помощью промежуточных
штреков в каждом подэтаже размещается только один очистной забой. При
этом опережение забоя верхнего подэтажа забоем нижнего составляет
20-30 м.
Отличительной особенностью сплошной системы разработки является
необходимость сохранять и поддерживать выемочные выработки до полной
отработки выемочного поля. Для ограждения подготовительных выемочных
выработок от влияния интенсивного горного давления и обеспечения
воздухонепроницаемости применяются различные способы охраны:	с
помощью выкладки деревянных "костров", бутовых полос, установки
железобетонных тумб или возведения литых полос из твердеющих
материалов.
Сплошная система разработки широко применяется при отработке
тонких крутых пластов. Основным вариантом является лава-этаж с
потолкоуступной формой забоя (рис. 16). В этом случае от этажного
квершлага в обе стороны по пласту проводятся этажные штреки, короткие
печи и просеки. Конфигурация очистного забоя представляет серию уступов,
в которых и ведется выемка угля, в большинстве случаев вручную.
Высота уступов выбирается исходя из свойств угля, его мощности и
производительности горнорабочего. Она колеблется от 4 до 16 м.
В связи с развитием механизированной очистной выемки на тонких
крутых пластах применяется сплошная система разработки с прямолинейной
формой забоя. При этом варианте отработки длина лавы составляет 80-130 м,
а очистной забой располагается под углом 5-15° к линии падения пласта (рис.
17). Выемка угля производится снизу вверх. Для выемки применяются
механизированные агрегаты, оборудованные комбайнами или стругами.
Область эффективного применения сплошных систем разработки
охватывает тонкие и средней мощности пласты при любых углах падения.
Средняя мощность пластов составляет от 0, 9 до 1, 5 м. Средняя длина лавы
при этих системах изменяется в пределах 110-250 м.
Преимущества сплошной системы разработки пластовых
месторождений (угольных, рудных, калийных) состоят в том, что имеется
возможность быстрого ввода очистных забоев в эксплуатацию за счет
небольшой протяженности подготовительных выработок, проводимых до
начала очистных работ, а также оставления породы от проведения
подготовительных выработок в выработанном пространстве.
В качестве основного недостатка сплошной системы разработки
следует отметить большие расходы на поддержание подготовительных
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

Ki-ve
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
Рис. 17. Сплошная система разра¬
ботки крутого пласта с прямолиней¬
ной формой забоя:
1—откаточный штрек:	2	—	надштрековый
угольный целик; 3 — обрушенные породы
кровли; 4 — вентиляционный штрек; 5 —
тяговая лебедка с дистанционным управле¬
нием; 6 — ниша:	7—узкозахватный ком¬
байн типа «Темп»; 8 — костровая крепь;
9 — углеспускнаяпечь
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
26
А-А
У////.-.- ///////////М/У
шш
///7у^//' /■'////////.
€шятттттт
AV///// // ■’ // //// SZ/s/rrrT}
Рис.18. Система разработки длинными столбами при панельной подго¬
товке шахтного поля:
1 — воздухолодающий штрек:	2	—	конвейерный	штрек;	3	—	панельный	вентиляционный
штрек; 4 — панельный транспортный штрек; 5—главный транспортный штрек; 6-
главный вентиляционный штрек
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
выработок и сложности с транспортированием угля и породы при
одновременной работе очистного и подготовительного забоев.
Наибольшее распространение (более 75%) при отработке пластовых
месторождений полезных ископаемых получили столбовые системы
разработки, характеризующиеся независимым ведением очистных и
подготовительных работ в пределах выемочного поля.
Столбовая система разработки предполагает полное оконтуривание
выемочного участка системой подготовительных выработок до начала
ведения очистных работ.
Отсутствие взаимного влияния подготовительных и очистных работ
позволяет эффективно использовать современные механизированные
очистные и проходческие комплексы.
Подготовленные к выемке столбы имеют достаточно большую
протяженность, что позволяет называть эту систему системой разработки
длинными столбами. По направлению движения очистного забоя различают
варианты столбовой системы по простиранию, падению и восстанию
относительно залегания пласта.
Столбовые системы разработки применяются при различных способах
подготовки шахтных полей: панельном, этажном и погоризонтном.
При панельной подготовке шахтного поля столбовая система
применяется в двух вариантах: с отработкой одинарными или спаренными
лавами (рис. 18 ). От главного транспортного и главного вентиляционного
штреков проводятся панельные транспортный и вентиляционный штреки, от
которых соответственно проводятся выемочные штреки, оконтуривающие
выемочный столб.
На границе панели выемочные штреки (транспортный и
вентиляционный) соединяют между собой разрезной печью, от которой
начинают вести выемку угля. Очистную выемку проводят обратным ходом -
от границ панели к панельным штрекам.
При таком варианте отработки пластов длина выемочного столба
принимается равной 800-1000 м, а ширина (длина лавы) от 80 до 120 м.
В случае применения спаренных лав выемочный столб делится на две
равные или неравные части путем проведения промежуточного штрека. При
этом длина лавы принимается равной 180-250 м. Отработка пласта
осуществляется так же, как и при одиночной лаве.
При этажной подготовке шахтного поля столбовая система разработки
применяется в нескольких вариантах: без разделения и с разделением этажа
на подэтажи; с отработкой пласта по простиранию и транспортированием
угля на передний или задний бремсберг, падению и восстанию.
При варианте с разделением этажа на подэтажи между подэтажами
проводится один или два (рис. 19) промежуточных штрека с оставлением
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
28
Рнс. 19. Система разработки длинными столбами по простиранию¬
/ - «нГ4ц°онныКЯ3: /'~С м/ХаНИЗИр0“м комплексом КПК:	Р
«-вентил^нГй ГдТаж^1,У^СГ\ГейерЛ„-ыГГ/рйеекРНЫЙ П0ДЭТаЖНЫЙ “Г*
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
021-09

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
между ними целиков угля, которые необходимы в случае обособленного
проветривания лав в подэтажах.
Верхние лавы опережают нижние соответственно на 10-12 м и 50-70 м.
Между выемочными полями через каждые 400-600 м проводятся
участковые скаты или промежуточные квершлаги. Длины лав в подэтаже
принимают равными 60-120 м. Вертикальная высота этажа обычно равна 100¬
120 м.
Отработка пласта ведется в нисходящем порядке с использованием
механизированных комплексов и агрегатов.
Этот вариант системы разработки преимущественно применяется при
отработке крутых и крутонаклонных пластов мощностью 1, 2-2, 4 м.
К указанной группе относится и вариант системы разработки столбами
по падению, так называемой щитовой системы. Эта система применяется при
отработке мощных крутых пластов преимущественно в Кузнецком угольном
бассейне. При этом этаж делят по простиранию промежуточными
квершлагами на выемочные поля длиной до 400-600 м (рис. 20). В пределах
каждого выемочного поля в подугольной толще массива проводятся
вентиляционный и откаточный полевые этажные штреки, которые сбивают с
пластом квершлагами. Непосредственно по пласту проводятся на всю длину
выемочного поля вентиляционный и откаточный штреки.
Отработка пласта осуществляется с помощью щитового перекрытия,
перемещающегося под действием собственного веса и средств выемки
(отбойные молотки, агрегаты). Из-под щита уголь доставляется на
откаточный штрек самотеком по углеспускным печам.
При погоризонтной подготовке шахтного поля система разработки
длинными столбами по восстанию(падению) применяется на пластах
мощностью от 0, 7 до 1, 8 м с углом падения до 10° (рис. 21).
При этой системе на транспортном горизонте проводятся одинарные
или парные полевые (пластовые) главные штреки. Главный транспортный
штрек служит для подачи свежего воздуха в лаву и транспортировки угля и
породы. Основные параметры выемочного участка: длина лавы 150-200 м,
выемочного столба 800-1500 м.
Этот вариант системы применяется при отработке пластов мощностью
0,	9-1, 2 м с использованием механизированных комплексов.
Аналогично ведется отработка пластов системой длинных столбов по
простиранию.
Основными преимуществами столбовой системы разработки являются:
возможность проведения выемочных выработок в массиве вне зоны влияния
очистных работ, что обеспечивает их достаточную устойчивость; разделение
в пространстве и времени подготовительных и очистных работ в выемочном
поле; возможность погашения выемочных выработок по мере подвигания
очистных забоев; получение дополнительной информации о
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
30
Рис. 20. Система разработки
а - схема подготовки; б - схемы очистного
со скреперной доставкой угля; III - со
1	-	полевой вентиляционный штрек;
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
столбами по падению (щитовая);
забоя; 1 - с агрегатом 1АЩМ; II - щитовая
щитом СК и скреперной доставкой угля;
2 - вентиляционный штрек; 3 - углеспускная
штреwww.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
32
Рис. 21. Система разработки длинными столбами по восстанию при по
горизонтной подготовке шахтного поля:
1 - вентиляционный уклон; 2 - конвейерный уклон; 3 - главный полевой транспортный
штрек; 4 - вентиляционный штрек; 5 - главный полевой вентилляционный штрек
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
33
горно-геологических условиях залегания пласта при подготовке запасов к
выемке, состоянии массива пород в пределах выемочного столба.
К недостаткам системы следует отнести: необходимость проведения
большого объема подготовительных выработок до начала ведения очистных
работ; сложность проветривания длинных выемочных выработок при их
проведении; необходимость поддержания выемочных выработок как в
период их проведения, так и во время ведения очистных работ.
При разработке угольных, калийных и сланцевых месторождений
применяют системы разработки с короткими очистными забоями, к которым
относятся выемочные камеры и заходки. Выемочные камеры обычно
достигают размеров в ширину до 10-16 м и длину до 150 м.
Системы разработки с короткими очистными забоями разделяют на
камерные, камерно-столбовые и короткими столбами (рис. 22).
При камерной системе разработки после проведения откаточного и
параллельного штреков перпендикулярно или наклонно к ним проводят
короткие, узкие(до 2 м в ширину) пластовые выработки - горловины камер.
Затем их расширяют до 4-12 м, образуя короткий очистной забой, который
подвигается по восстанию пласта или диагонально. В результате подвигания
забоя образуется выемочная камера длиной до 200 м. Между камерами
оставляют целики полезного ископаемого шириной 3-5 м, которые
удерживают кровлю от обрушения.
Выемка полезного ископаемого в камерах осуществляется с помощью
буровзрывных работ или проходческими комбайнами.
Камерно-столбовая система разработки применяется в основном при
отработке наклонных и крутонаклонных пластов с подвиганием забоя
преимущественно по падению. При этажной схеме подготовки в каждом
подэтаже проводят штреки, которые оконтуривают выемочный столб по
простиранию шириной 60-80 м. Выемочный столб в подэтаже разделяют на
камеры шириной 14-16 м, между которыми оставляют целики шириной по 6¬
8 м.
Короткий очистной забой образуется путем проведения углеспускной
печи между откаточными и вентиляционными штреками.
Система разработки короткими столбами применяется на
горизонтальных или пологих пластах средней мощности. Короткий столб
имеет форму квадрата со стороной 15-30 м. При панельной подготовке
короткий столб образуют путем проведения ярусных и промежуточных
штреков, а также сбоечных печей и ходков.
Преимуществами систем разработки с короткими забоями являются
малая трудоемкость очистных работ, более высокая производительность
труда за счет сокращения операций по выемке полезного ископаемого.
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
34
Е
ойветаисл
V
5І
К
янвои
ВШШ
ЗСЭСЭООС
тЙ 11
—11—IUI	П Д,.Л	Г\	П—П—П
1QO ОСЗОСНЗ OQ ОС
В
		V"	1
Г
Рис. 22. Системы разработки с короткими забоями:
а—камерно-столбовая; б — камерная; в — короткими столбами; 1 — горловина камер
2 — откаточный штрек; 3 — сбойки; 4 — межкамерный целик; 5 — выемочная камера
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
35
К недостаткам следует отнести большие потери полезного ископаемого
в недрах за счет оставления целиков, ограниченность применения по
устойчивости вмещающих пород, трудности проветривания забоев.
Контрольные вопросы
1.	Дайте определение понятия "система разработки".
2.	Какие факторы влияют на выбор систем разработки?
3.	Приведите классификацию систем разработки.
4.	Укажите сущность сплошной системы разработки пластовых
месторождений, ее преимущества и недостатки.
5.	В чем сущность столбовой системы разработки? Укажите
преимущества и недостатки некоторых вариантов столбовой
системы.
6.	При каких способах подготовки шахтного поля применяются
сплошные и столбовые системы разработки?
7.	Какие системы разработки применяются при выемке крутых и
крутонаклонных пластов средней мощности?
8.	В чем состоит особенность разработки мощных пологих (крутых)
пластов?
9.	В чем заключается сущность систем разработки с короткими
забоями? Укажите их преимущества, недостатки и область
применения.
4.	Технология горно-подготовительных и очистных работ
Технология горно-подготовительных работ есть совокупность способов
и средств, применяемых для создания в массиве горных пород полостей
(выработок), обеспечивающих в течение определенного срока выполнение
функций целевого назначения.
При этом под способами понимается соответствующая компоновка
работ, обусловливаемая взаимосвязью производственных операций во
времени и пространстве.
Средства характеризуются конструкцией и параметрами применяемого
проходческого оборудования и крепи.
Проектируемые комбинации способов и средств проведения горных
выработок для выполнения конкретных задач принято называть
технологическими схемами проведения подготовительных выработок
(рис. 23).
При строительстве и эксплуатации горнодобывающего предприятия
необходимо проведение значительного объема подготовительных выработок
(при вскрытии, подготовке и отработке шахтных полей). Так, например, при
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
36
Рис. 23. Технологическая схема
проведения выработки с использова¬
нием комплекта проходческого обо¬
рудования № 2:
1 — ВГ; 2 — ППЛ1К: 3 — ГПК; 4—вент-
лиционный трубопровод
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
отработке угольных пластов на каждую 1 тыс. т добычи необходимо
провести 14-15 м подготовительных выработок.
Основной задачей горно-подготовительных работ является
своевременное воспроизводство очистного фронта. С целью обеспечения
необходимой добычи полезного ископаемого к моменту отработки
выемочного участка (поля) должен быть полностью подготовлен новый
аналогичный участок, т. е. пройдены оконтуривающие участок горные
выработки, в том числе разрезная печь, произведен демонтаж проходческого
оборудования, смонтировано оборудование для очистных работ.
При этом подготовку нового выемочного участка необходимо
производить в ограниченное время, составляющее около 75%
продолжительности отработки действующего выемочного участка.
Проведение подготовительных выработок осуществляется двумя
основными способами: с использованием проходческих комбайнов (при
крепости пород f=5 по шкале проф. М. М. Протодьяконова) и буровзрывным
(при крепости пород f более 5).
При комбайновой проходке выработок применяется несколько видов
комплекта оборудования (см. рис. 23), состоящего из проходческих
комбайнов 4ПП2, ГПК, перегружателей ППЛ1К, скребковых конвейеров
СР70М, ленточных конвейеров 1Л80 и СР70М, монорельсовой дороги
6ДМКУ5, крепеустановщика КПМ.
Наибольшее применение получили комбайны избирательного
разрушения со стреловидным исполнительным органом (4ПУ, ПК-ЗР,
1ГПКС, 4ПП-2М, 4ПП-5, КП-25 и др. ).
При проведении подготовительных выработок по крепким породам
применяют буровзрывной способ, включающий в себя процессы бурения
скважин или шпуров, размещение в них взрывчатых веществ (ВВ) со
средствами взрывания, непосредственно взрывание их в массиве,
проветривание выработок от газов, образующихся в результате взрыва.
Бурение скважин (диаметром более 75 мм и глубиной более 5 м) и
шпуров (диаметром 32-46 мм и глубиной до 5 м) осуществляется
вращательным, ударно-вращательным, ударно-поворотным способами.
Для бурения шпуров по мягким и средней крепости породам и углю
применяются электросверла СЭР-19М, ЭР-14Д2М, ЭР-18Д2М.
Для бурения шпуров по породам с коэффициентом крепости по проф.
М. М. Протодьяконову более 5 применяются переносные перфораторы -
бурильные машины ударно-поворотного действия, работающие на сжатом
воздухе (ПП-36В, ПП-63В, ПП63ВБ).
В качестве взрывчатых веществ при проходке выработок используются:
при отнесении шахт и рудников к опасным по взрыву газа и пыли следующие
типы ВВ: аммонит АП-5ЖВ, аммонит Т-19, аммонит ПЖВ-20, угленит Э-6,
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
угленит 12-ЦБ, угленит П-12ЦБ; в обычных условиях используют гранулиты
М, АС-4, АС-4В, аммонит 6ЖВ, аммонал скальный №3 и др.
В качестве средств взрывания применяются специальные устройства
для возбуждения начального импульса - электродетонаторы или капсюли-
детонаторы. Имеется большое количество типов детонаторов, которые
применяются в обычных условиях и шахтах, опасных по взрывам газа.
Перед началом буровзрывных работ производится расчет параметров
БВР, характеризующих расположение шпуров в забое, зарядов в шпурах, а
также очередность их взрывания и потребность во взрывных материалах. Эти
параметры вносятся в так называемый "Паспорт БВР" (рис. 24).
Погрузка горной массы при проведении подготовительных выработок
осуществляется с помощью погрузочных машин непрерывного действия с
нагребающими лапами (типа ПНБ) или периодического действия с ковшовым
исполнительным органом (типа ППН). Эти машины монтируются на
гусеничном или колесно-рельсовом ходу с электрическим или
пневматическим приводом. Иногда применяются упрощенные погрузочные
установки-скреперы.
В общем проходческом цикле около 40% по трудоемкости занимает
процесс возведения крепи в выработке. Основными видами крепей
подготовительных выработок на шахтах и рудниках являются металлическая,
деревянная, сборная железобетонная и анкерная. Наибольшее
распространение имеет металлическая крепь. Ее применяют в выработках с
продолжительным сроком службы и большой площадью сечения.
Деревянную крепь используют в выработках с небольшим сроком
службы и малой площадью сечения.
Сборная железобетонная крепь применяется для крепления
долговременных выработок большого сечения, проводимых, как правило, в
сложных горно-геологических условиях.
Анкерная крепь используется как в качестве самостоятельной, так и в
сочетании с другими видами крепи.
При проведении подготовительных выработок распределение
трудоемкости работ по отдельным операциям зависит в основном от способа
разрушения массива горных пород. При средних значениях ^коэффициента
крепости пород и площади сечения выработки это распределение
представлено в табл. 2.
Параметры трудоемкости отдельных операций и видов работ при
различных горно-геологических условиях проведения выработок являются
базой для установления остальных технологических параметров
производственного процесса:	продолжительности работ, степени их
совмещения, численности рабочих, надежности технологии и ожидаемых
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
Таблица 2
Операции
Трудоемкость работ , %
при
комбайновой
проходке
при проведении
выработок с
применением БВР
Разрушение массива горных
пород и погрузка горной
массы
32,3
Бурение шпуров
-
31,0
Технологические перерывы
-
13,7
Погрузка горной массы
-
10,8
Крепление выработки
34,9
25,2
Вспомогательные работы
32,8
19,3
Отдельные виды
немеханизированных работ
1-8
1-9
технико-экономических показателей применения соответствующих
технологических схем.
Технология очистных работ включает в себя способы и средства,
обеспечивающие эффективную и безопасную отработку пластовых
месторождений. Развитие комплексной механизации и совершенствование
технологии горных работ позволяет значительно повысить степень
концентрации производства на шахтах и рудниках, увеличить нагрузку на
очистной забой, выемочное поле, пласт, расширить область применения
очистных комплексов с механизированной крепью в более сложных горно¬
геологических условиях.
Очистные работы при разработке пластовых месторождений включают
в себя процессы собственно выемки полезного ископаемого, крепления забоя
и управление кровлей. Под очистной выемкой понимают совокупность
процессов отбойки (отделения от массива), погрузки и доставки полезного
ископаемого из забоя до ближайшей транспортной выработки.
Процессы крепления забоя и управления кровлей носят подчиненный
характер и зависят от технологии очистной выемки.
При столбовой системе разработки в длинных очистных забоях выемку
полезного ископаемого ведут по фланговой и фронтальной схемам.
При фланговой схеме отделение ископаемого от массива
осуществляется выемочной машиной в одной точке забоя (рис. 25). При
этом выемочная машина перемещается вдоль забоя, вынимая полосу
определенной величины, которую называют шириной захвата выемочной
машины.
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
40
а)
/777777777777777777777/
■'/7777777
в)
1
7777777X7777777/.
ЕИ
Рис, 24. Схемы распо¬
ложения	шпуров при
пирамидальном (и), члм-
новом вертикальном (<5),
іігрхнем	(я), нижнем
(г), бокопом (д), пере¬
крестном	(е), щелевом,
(лс) н прямом призма¬
тическом Н) врубах
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
41
а)
*)
ЕЕ]-
у
Ц. .*!
К'
ггЧ
Рис. 25. Фланговая (а), фронтальная (б) схемы выемки угля в длинном
очистном забое и схема выемки заходками (в) в коротком очистном забое-
1 — выемочная машина; 2 — выемочный агрегат; 3 — гидромонитор; 4 — направление пе¬
ремещения машины; 5—направление подвигания очистного забоя; г — ширина захвата
выемочной машины
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
В зависимости от ширины захвата различают широкозахватную,
узкозахватную и струговую выемки. Ширина захвата составляет
соответственно: более 1, 0; 0, 5-1, 0 и 0, 03-0,15 м.
Фронтальная схема выемки характеризуется тем, что отделение
полезного ископаемого от массива производится выемочным агрегатом
одновременно по всей длине очистного забоя. В этом случае направление
перемещения агрегата совпадает с направлением подвигания очистного
забоя.
В коротких очистных забоях-камерах выемку ведут одновременно по
всей ширине забоя или заходками.
Отделение полезного ископаемого (угля, руды, соли, сланца)
осуществляется с помощью комбайнов, стругов, агрегатов, гидромониторов,
врубовых машин и буровзрывных работ.
При разработке угольных пластов преимущественное распространение
получили узкозахватные комбайны с шириной захвата от 0, 5 до 1, 0 м. К ним
относятся комбайны: КА-80, МК-67М, К-103, 1К-101У, 1ГШ-68, КШ-1КГУ.
К широкозахватным комбайнам можно отнести комбайны «Киро¬
вец - 2К» и 2КЦТГ.
В длинных очистных забоях доставка отбитого полезного ископаемого
осуществляется с помощью скребковых конвейеров до выемочной
выработки, а затем до ствола или бункера с помощью ленточных конвейеров,
локомотивного транспорта.
Из забойных конвейеров можно указать такие, как СП-202В1, СП-202,
СП-48, СП87ПМ, СУ-МК-75, СУ-0КП-70 и др., которые применяются в
сочетании с принятыми механизированными комплексами.
В зависимости от мощности вынимаемого пласта применяются
механизированные очистные комплексы с крепью поддерживающего или
оградительно-поддерживающего типа. При отработке пластов мощностью от
0,	7 до 1, 2 м применяют комплексы 1КМ-103, 2МКДМ(«Донбасс»), 1КМ-97М,
1КМ-88, КД-80 («Донбасс-80») и др.
При отработке пластов от 1, 2 до 4, 5 м применяются комплексы
2КМ-87У, 1КМТ, 2КМТ, 1МКМ, МК-75, ОКП, 0КП-70, 2КМ-81Э, 1УКП и др.
Типизация основных технических и технологических решений при
подземной разработке пластовых месторождений осуществляется путем
составления и внедрения технологических схем. Например, для угольных
шахт разработаны "Прогрессивные технологические схемы разработки
пластов на угольных шахтах", которые включают систему разработки и
способы управления горным давлением, средства механизации очистных
работ, вид транспорта угля от очистных забоев, схему проветривания,
способы предотвращения газодинамических явлений, электроснабжение
участка и др.
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
Каждая технологическая схема содержит элементы и показатели,
необходимые для укрупненной оценки эффективности ее применения:
график выходов рабочих в смену, исходные данные для расчета и расчетные
показатели технико-экономического характера с учетом конкретных горно¬
геологических и горно-технических условий (рис. 26).
Контрольные вопросы
1.	Чем отличаются фланговая и фронтальная схемы выемки угля в
очистном забое?
2.	Укажите основные процессы при ведении очистных работ.
3.	Дайте характеристику проходческих комбайнов, укажите область их
применения.
4.	Приведите примеры схем. буровзрывных работ при проведении
подготовительных выработок.
5.	Укажите способы и средства ведения очистных работ на пологих
пластах.
6.	Какие механизированные очистные комплексы Вы знаете? Назовите
их основные типы и область применения.
7.	Что такое технологические схемы выемки пластовых
месторождений ? Укажите содержание технологических схем.
8.	Какие крепи применяются при креплении подготовительных
выработок и управлении кровлей в очистных забоях?
9.	В чем состоит специфика струговой выемки? Укажите ее
преимущества.
5.	Управление горным давлением в очистных и
подготовительных выработках
Горное давление - силы в массиве горных пород вблизи мест ведения
горных работ, являющиеся результатом совокупного действия факторов
естественных (геологические характеристики массива, гравитационные,
тектонические, газодинамические и	другие природные силы) и
производственных (горно-технические	характеристики горных работ,
выработок, их крепления, иные сооружения) и вызывающие изменение
состояния массива (деформирование, разрушение и смещение пород,
формирование нагрузок - давлений на крепь и др. ).
Проявления горного давления	включают в себя изменение
напряженного состояния массива, возникновение деформаций и смещение
горных пород и развитие этих явлений во времени в зонах действия горного
давления, в том числе: изменения фазово-физических свойств, уплотнение,
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
44
хема очистного забоя
комплексом "Донбасс"
Схема очистного забоя
о комплексом КМ-87ДН
Схема очистного заоон
с комплексом KK-I30
Ш-Ш
СПШ7ДЛ,(Ж7П
ігі.68;жі«;
гятео
Iі;.,
I I
I ;>
M
Рис. 26. Технология очистных работ при системе разработки длинными столбами
по простиранию с обрушением
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
разрыхление и отжим породы, пучение обнажений, прогибы кровли,
обрушения, выбросы, горные удары и высыпания, давление на крепь,
деформации и разрушение крепи.
В очистных выработках проявления горного давления определяются в
основном первоначальным напряженным состоянием массива горных пород.
При продвигании очистного забоя и периодическом обнажении
подрабатываемого массива происходит перераспределение напряжений
вокруг выработок. На состояние непосредственной кровли в большей
степени оказывает влияние перемещающееся опорное давление,
образующееся за счет зависания над выработкой части массива горных
пород.
В пределах выемочного участка при отработке пологого пласта можно
выделить три характерные зоны изменения напряженного состояния
вмещающих пород.
Первая зона - начального изменения напряженного состояния пород -
расположена впереди очистного забоя на расстоянии до 60 м и более. В
этой зоне (рис. 27, 28) концентрация вертикальных напряжений
располагается вблизи контура подготовительных выработок и не превышает
величин (1,5 - 2,0) y Н, а развитие трещиноватости пород составляет примерно
0.5	- 1,5 м от их контура. В этой зоне на протяжении всей длины очистного
забоя (лавы) отсутствует трещиноватость пород непосредственной кровли.
Во второй зоне - максимального опорного давления- концентрация
вертикальных напряжений вблизи контура подготовительной выработки
достигает величин (3, 0-4, 0) y Н, а интенсивная трещиноватость вокруг
выработок достигает 1, 5-2, 0 м от их контура.
Над краевой частью пласта на расстоянии 2, 0-6, 0 м от линии очистного
забоя развивается трещиноватость и ослабляются контактные связи между
слоями пород непосредственной кровли до (1,0 - 2,0)	,	m	где - m мощность
пласта.
В третьей зоне - над очистным пространством - в породах
непосредственной кровли происходит разгрузка массива от вертикальных
напряжений. На этом участке размеры зон интенсивной трещиноватости и
ослабленных контактов между слоями достигают максимальных значений
вследствие смещений непосредственной кровли и роста горизонтальных
напряжений сжатия. Вдоль очистного пространства зона полуразрушенных
пород распространяется на высоту до 2,0 - 3,0 м, а вокруг подготовительных
выработок зона интенсивной трещиноватости распространяется на высоту до
1,	5-3, 0 м.
В очертании зоны нарушенных сетью беспорядочной трещиноватости
пород над подготовительными выработками наблюдается ассиметрия с
увеличением в сторону очистного забоя. Поэтому концевые участки
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
очистного забоя на расстоянии до 10-15 м наиболее опасны по вывалам и
обрушениям пород.
Разнообразие природных и горно-технических условий выемки
полезных ископаемых обусловливает проявление различных видов
обрушений пород кровли в очистных забоях. Вид обрушений
характеризуется литологическим составом и строением кровли очистной
выработки, способом управления горным давлением. Обрушения пород
могут быть местными (локальными) и массовыми.
Местные обрушения кровли представляют собой вывалы отдельных
глыб и кусков породы, которые хаотично происходят в отдельных зонах
рабочего (призабойного) пространства.
Массовые обрушения кровли распространяются на значительные
площади в пределах как призабойного, так и выработанного пространства
лавы и часто сопровождаются динамическими ударами.
Управление горным давлением - совокупность мероприятий по
регулированию проявлений горного давления в рабочем пространстве
очистного забоя и горных выработках в целях обеспечения безопасной и
эффективной отработки месторождений полезных ископаемых.
Эти мероприятия сводятся к выбору рациональных способов крепления
горных выработок, предупреждению и разработке способов борьбы с
массовыми обрушениями пород, горными ударами и внезапными выбросами
угля и газа.
При отработке пластовых месторождений полезных ископаемых
применяют следующие способы управления горным давлением в очистных
забоях:
•	полное обрушение заключается в периодическом обрушении кровли
вслед за подвиганием очистного забоя за пределами минимально
поддерживаемой ширины рабочего пространства. Этот способ
получил наибольшее применение;
•	плавное опускание заключается в регулировании сближения кровли
с почвой в выработанном пространстве без разрыва сплошности
пород. Применяется при отработке тонких пластов;
•	оставление целиков - обеспечение безопасных условий поддержания
рабочего пространства оставлением целиков полезного ископаемого,
Этот способ в основном применяется при камерных и камерно¬
столбовых системах разработки;
•	полная закладка - управление путем закладки всего выработанного
пространства. Применяется преимущественно при отработке пластов
большой мощности, крутых пластов со слабыми вмещающими
породами;
•	при отработке пластов под важными поверхностными сооружениями
- частичная закладка - управление путем закладки значительной
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
47
Рис. 27. Схема выемочного участка:	1-механизированный
комплекс;2-охранная полоса подготовительной
выработки
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
a)
Рис. 28. Характер распределения напряжений (а)
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
Ш-Ш
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
части выработанного пространства породой, получаемой из
специальных бутовых штреков.
Большие сложности возникают при управлении горным давлением в
очистных забоях с труднообрушающимися и легкообрушающимися
кровлями. Труднообрушающиеся кровли, как правило, зависают на
достаточно большом расстоянии от забоя (до 40-60 м) и имеют естественный
шаг обрушения в этих же пределах. Это приводит к значительным нагрузкам
на механизированную крепь и посадке ее гидростоек "нажестко", что влечет
к выходу из рабочего состояния всей секции крепи.
В этих случаях для сокращения шага естественного обрушения кровли
ее разупрочняют путем взрывания скважинных зарядов. Этот способ
называется передовым торпедированием кровли.
Легкообрушающиеся породы кровли скрепляют путем нагнетания
быстросхватывающимися растворами (карбамидные, полиуритановые
смолы), что способствует предотвращению неуправляемого обрушения
неустойчивых пород кровли.
Управление горным давлением в подготовительных выработках
осуществляется путем установки крепи с определенной несущей
способностью и податливостью, а также применения соответствующих
способов охраны выработок.
Наибольшую сложность представляет крепление и поддержание
подготовительных выработок в зоне влияния очистных работ (транспортные
и вентиляционные штреки, квершлаги, уклоны и др. ).
В этом случае целесообразно применение так называемых
безцеликовых схем подготовки с креплением и поддержанием
подготовительных выработок позади очистных забоев с целью их повторного
использования. При этом значительно сокращается объем горно¬
проходческих работ и улучшаются условия отработки пластов.
Для крепления подготовительных выработок применяются различные
крепи. Наибольшее распространение получила металлическая арочная
податливая крепь (трех-, четырех- и пятизвеньевая) с ^использованием
спецпрофилей СВП 17, СВП 22, СВП 27 и др.
При слабых вмещающих породах в горных выработках наблюдается
интенсивное пучение пород почвы. В этих случаях применяют крепи
замкнутого типа. Серийно выпускаемая крепь МК для выработок кругового
очертания сечением 4, 5-9, 2 м2, состоящая из четырех элементов, обладает
достаточно высокой несущей способностью и податливостью в
вертикальном и горизонтальном направлениях до 500 мм (рис. 29).
Для этих же условий применяются крепи с обратным сводом,
закрепленным жесткими узлами.
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
51
сложных условий:
Рис. 29. Металлические податливые крепи для
а - типа МК; б - типа КПК; в - применяемая в Печорском
бассейне
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
52
Решение вопросов крепления и поддержания (подготовительных
выработок увязывается со способами их охраны. При этом применяются два
способа охраны: искусственными ограждениями и усиливающей крепью.
Из первого способа наибольшее распространение получили бутовые
полосы, которые возводятся из породы, получаемой при подрывке во время
проведения выработок. Параметры бутовых полос выбираются в
зависимости от площади поперечного сечения выработки и мощности
пласта. Обычно ширина бутовых полос находится в пределах 10-20 м, а
иногда достигает 30 м.
Для охраны выработок используется и деревянная органная крепь,
которая обладает более высокой жесткостью, чем бутовые полосы.
В сложных условиях — зонах повышенного горного давления —
используются тумбы из железобетонных блоков, которые обеспечивают
обрушение кровли в выработанном пространстве и создают нормальные
условия для поддержания выемочных выработок.
Достаточно эффективным способом охраны выработок является
возведение полос из твердеющих материалов (рис. 30).
Полосы определенной ширины возводятся механизированным
способом позади очистного забоя и за счет высокой скорости твердения
материала начинают быстро воспринимать нагрузку со стороны
вышележащих пород.
В качестве твердеющих материалов для возведения полос применяют
составы из цемента с добавкой ускорителя твердения, природный ангидрит,
фосфогипс и др.
По режиму работы к способу охраны выемочных выработок
искусственными ограждениями примыкает способ охраны усиливающей
крепью.
В качестве усиливающей крепи используются гидравлические стойки,
металлические стойки трения, деревянные стойки. Эти крепи
устанавливаются впереди очистного забоя (в зоне опорного давления) и
снимаются после окончания активных сдвижений пород, а затем вновь
устанавливаются впереди второй зоны повышенного горного давления.
Для повышения устойчивости слабых пород в подготовительных и
очистных выработках применяется химическое упрочнение пород. Способ
основан на предварительном нагнетании в трещиноватый массив различных
полимерных смол, способных отверждаться в воздушной среде и сшивать
отдельные породные блоки и слои в монолит.
В качестве скрепляющих материалов используются цементно¬
песчаные растворы, мочевино-формальдегидные, фенолоформальдегидные
смолы с катализаторами, а также пенополиуритановые смолы, время
твердения которых составляет от 15 до 120 мин.
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
а; .
A IzL
5)	6	-J
из твердеющих материалов:
а) при возведении вслед за забоем;
б) при проведении вприсечку
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
54
Контрольные вопросы
1.	Дайте определение понятия "горное давление".
2.	Укажите основные виды проявлений горного давления при ведении
горно-подготовительных и очистных работ.
3.	В чем заключается сущность способов управления горным
давлением? Укажите область их применения.
4.	В чем заключается особенность деформирования и обрушения
труднообрушающихся и легкообрушающихся пород в очистных
забоях?
5.	Назовите механизированные крепи очистных комплексов и укажите
их функции.
6.	Какие способы охраны применяются при поддержании
подготовительных выработок?
6.	Проветривание подготовительных и очистных выработок
Безопасность горных работ в шахтах и рудниках во многом
определяется эффективностью проветривания рабочих участков.
При проведении подготовительных выработок особое внимание
уделяется проветриванию тупиковых забоев. Схема вентиляции тупиковой
выработки может быть сквозной и принудительной. При сквозной схеме
воздух в тупиковую выработку подается за счет общешахтной депрессии
путем сооружения различных перегородок. Принудительная схема
характеризуется подачей воздуха в забой вентилятором местного
проветривания (ВМП).
Для принудительной вентиляции тупиковых выработок применяют
нагнетательный, всасывающий и комбинированный способы (рис. 31).
В газовых шахтах используют только нагнетательный способ.
Для проветривания тупиковых выработок применяются вентиляторы
местного проветривания типа: ВМЦ-6, ВМЦ-8, ВМЦ-10, ВОД-1 III, ВМ-4.
При проветривании весьма протяженных выработок применяют
вентилятор ВМЦГ-7 с подачей воздуха со скоростью 7 м3/с и напором 9 кПа.
Вентилятор местного проветривания устанавливается в выработке со
свежей струей воздуха на расстоянии не менее 10 м от исходящей струи.
Расчет количества воздуха и скорости его движения для проветривания
тупиковых выработок производят по газовыделению, расходу ВВ, числу
работающих людей в забое, тепловому фактору.
Проветривание очистных выработок предусматривает вентиляцию
выемочного участка, включающею собственно очистные забои с
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
55
Рис. 31. Схемы проветривания тупиковых частей подготовительных вырабо¬
ток нагнетательным (а), всасывающим (б) и комбинированным (в) способами:
1 — нагнетательный вентилятор:	2	—	всасывающий	вентилятор; 3— нагнетательный тру¬
бопровод; 4 — всасывающий трубопровод; 5 — перемычка
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
прилегающими к ним выемочными выработками и выработанными
пространствами.
Выработанные пространства оказывают большое влияние на
аэродинамику выемочного участка, являясь коллектором метановоздушной
или углекислотовоздушной смесей, источником выделения тепла, областью
утечек или притечек воздуха.
Различают несколько схем проветривания очистных забоев:
•	возвратноточная схема проветривания с расположением
вентиляционной (воздухоотводящей) выработки в выработанном
пространстве при отсутствии заметных утечек и притечек воздуха
по длине забоя;
•	возвратноточная схема с расположением вентиляционной
выработки в выработанном пространстве при наличии притечек
воздуха в забой;
•	прямоточная схема с расположением вентиляционной выработки в
массиве пород;
•	возвратноточная с подачей свежей струи по среднему штреку;
•	прямоточная с подачей свежей струи по среднему штреку (рис.
32).
При расчетах и оценке схем вентиляции необходимо определять два
основных показателя - депрессию и эквивалентное отверстие выработки
(шахты).
Депрессия - разница давлений между двумя точками воздушного
потока в направлении его движения при всасывающем способе вентиляции,
Па.
Эквивалентное отверстие выработки (шахты) - площадь отверстия в
тонкой стенке, через которое при разности давления по обе ее стороны,
равной депрессии выработки (шахты), проходит такое же количество
воздуха, что и по выработке (или шахте) в целом, м2.
Условно считают шахту труднопроветриваемой, если эквивалентное
отверстие А< 1 м2, средней трудности проветривания, если 1 м2 <А< 2 м2, и
легкопроветриваемой, если А>2 м".
Контрольные вопросы
1.	Приведите схемы проветривания тупиковых подготовительных
выработок.
2.	Назовите типы вентиляторов местного проветривания.
3.	С учетом каких факторов производится расчет количества воздуха
для проветривания очистного и подготовительного забоев?
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
57
Рис. 32. Схемы проветривания лав,
подвигаемых по простиранию пласта:
а — возаратноточная; б — прямоточная; в —
прямоточная с подсвежением исходящей,
струи: г — возвратноточная с подачей све¬
жей струи по среднему штреку: д — прямо¬
точная с подачей свежей струи по средне¬
му штреку; 1—свежая струя: 2 —исходя¬
щая струя; 3 — вынос метана; 4-направ¬
ление выемки
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
58
4.	Приведите схемы проветривания очистных выработок при
сплошной и столбовой системах разработки.
5.	Дайте определение понятия "депрессия выработки (шахты)".
6.	Дайте определение понятия "эквивалентное отверстие выработки
(шахты)". Укажите его размерность.
7.	Что такое прямоточная и возвратноточная схемы проветривания?
Библиографический список
1.	Горное дело: Терминологический словарь. М.: Недра, 1990.
2.	Методические указания по применению терминов горной
геомеханики. Л., 1989.
3.	Бураков А. С., Гринько Н. К., Ковальчук А. Б. Технология подземной
разработки пластовых месторождений полезных ископаемых. М.:
Недра, 1978.
4.	Килячков А. П. Технология горного производства. М.: Недра, 1979.
5.	Способы вскрытия, подготовки и системы разработки шахтных
полей. М.: Недра, 1985.
6.	Методические положения по оценке и выбору способов подготовки
шахтных полей по фактору горного давления. ИГД им. А. А. Скочи-
нского. М., 1985.
7.	Воспроизводство вскрытых и подготовленных запасов угля на
шахтах. М.: Недра, 1990.
8.	Васючков Ю. Ф. Горное дело. М.: Недра, 1990.
9.	Рудничная вентиляция: Справочник / Под ред. К. З. Ушакова. М.. Недра,
1988.
10.	Техника и технология горно-подготовительных работ / Под ред.
Э.	Э. Нильвы. М.: Недра, 1991.
11.	Прогрессивные технологические схемы разработки пластов на уголь¬
ных шахтах / ИГД им. А. А. Скочинского. М., 1979.
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
59
Оглавление
Введение	3
1.	Основные понятия и определения	.4
2.	Схемы вскрытия и подготовки шахтных полей	6
2.	1. Вскрытие месторождений	6
2.	2. Подготовка месторождений	14
3.	Системы разработки пластовых месторождений	23
4.	Технология горно-подготовительных и очистных работ.	35
5.	Управление горным давлением в очистных и подготовительных выра¬
ботках 	43
6.	Проветривание подготовительных и очистных выработок	54
Библиографический список	57
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ

www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ
Учебное издание
Катков Геннадий Алексеевич
Подземная разработка
пластовых месторождений
Учебное пособие
Ответственный редактор проф. В. И. Емельянов
Редактор А. Л. Лиознова
ИБ N 495
Издательство Московского государственного открытого
университета. 129805, Москва, ул.Павла Корчагина, д.22
Типография МГОУ
www.MarkscheiderGeo.ru - кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия» МГОУ