Разработка шахты начинается с поиска и разведки залежей угля. О них вы можете подробнее прочитать в статье Добыча угля. Когда запасы полезного ископаемого выявлены и оценены, определяют шахтное поле. На нем в дальнейшем будет вестись разработка. Шахтное поле ограничивается условными линиями, связанными с падением, восстанием и простиранием пластов. Оно может изменять конфигурацию, если в залежах есть существенные разрывы или рядом расположены другие шахты.
Дальнейшие работы по разработке шахты включают:
- Вскрытие шахтного поля
- Подготовку шахтного поля
- Разработку залежей
- Ликвидацию забоев и шахт
О каждом этапе подробнее мы расскажем в этой статье.
Вскрытие шахтного поля
Вскрытие – прокладка выработок, которые соединяют угольные пласты с поверхностью. Главная цель работы – обеспечение транспортировки угля и породы из забоев на поверхность, перемещение людей и оборудования, обеспечение вентиляции и откачки воды.
Вскрытие проводят разными видами выработок. Выбор зависит от направления и мощности пластов, количества вскрышной породы над ними, рельефа местности. Учитываются вопросы безопасности и финансовые расходы.
По функциональному предназначению они делятся на:
- Главные – имеют выход на поверхность.
- Вспомогательные – без выхода на поверхность, соединяют разные участки подземной части шахты с главными стволами.
- Подготовительные – штреки и скважины, которые идут по пласту. Их проделывают для вентиляции и дополнительной оценки качества залежи.
Вскрытие чаще всего проводят вертикальными стволами, проложенными сквозь пустую породу. От них к пластам пойдут наклонные выработки (кваршлаги, бремберги, уклоны) или горизонтальные штреки. Через ствол внутрь шахты проходят коммуникации (подъемники, вентиляция, система откачки воды и т.д.).
Обособленные пласты, которые залегают близко к поверхности, вскрывают наклонными выработками. Параллельно начинается выемка угля, ствол постепенно углубляется. Нередко наклонные выработки комбинируются с вертикальными стволами.
В горной местности шахты вскрывают с помощью штольни. Ее прокладывают от подножья горы или холма. В некоторых участках штольня может переходить в вертикальный ствол.
Подготовка шахтного поля
После вскрытия шахтного поля проводят подготовку забоев к очистке. Для этого прокладывают серию выработок – штреков, квершлагов, бремсбергов и уклонов. Они открывают доступ к пластам, в которых будет производится выемка угля. Выработки бывают капитальными (соединяются с главным стволом) и этажными (соединяют между собой разные уровни шахты).
Существует несколько методов подготовки шахтного поля:
- Панельный
Пространство шахты в пределах одного уровня делится на участки длиной 800-1000 м. Этот метод применяется, если в дальнейшем разработка забоев будет проводится камерно-столбовым методом. - Погоризонтный
Применяется на наклонных пластах. Шахтное поле делится на выработки шириной 120-150 м, вытянутые по падению. Метод используется при лавовом способе разработки залежей. - Этажный
Поле в пределах одного горизонта делится на полосы с наклонной высотой 100 м и больше. Используется при разработке наклонных и крутых пластов.
Выбор метода зависит от мощности и направления пластов, количества и уровня водоносных горизонтов.
Параллельно с подготовкой шахтного поля прокладываются коммуникации. Оборудуется сеть электроснабжения, система вентиляции и отведения воды, транспортные коммуникации.
Разработка залежей
Разработка – это непосредственная добыча угля из залежей, его транспортировка внутри шахты и на поверхность. Вместе с полезным ископаемым из-под земли вынимается пустая порода, которая складывается в отвалы вблизи шахты. Методы разработки были описаны в предыдущем разделе.
Ликвидация забоев и шахт
После того, как весь уголь или большая его часть из забоя выбрана, его засыпают породой из обрушившейся крыши. В длинных лавах это происходит параллельно с выемкой. Когда механизированная крепь перемещается, крыша обрушается сама собой.
При столбовом методе добычи убирают крепежные анкеры и разрушают целики. Чаще всего для этого используют взрывной метод. При щитовидном креплении крыши постепенно опускают платформу, и разрушение идет медленно.
Если крыша состоит из прочных пород, ее разрушают искусственно.
Используются такие методы:
- Тепловой (горячим воздухом, водой или паром)
- Взрывной
- Гидроразрыв
- Электрохимический (с помощью электролиза)
Выбор зависит от вида породы и технических возможностей в шахте.
Если порода из обрушенной крыши не до конца заполнила выработанный забой, его засыпают пустой породой, которую получают при разработке новых забоев или после разрушения перемычек.
Ликвидация шахты проводится, если на всей ее территории исчерпаны запасы угля или добывать его уже не рентабельно. Во втором случае предприятие могут законсервировать, чтобы через некоторое время возобновить выемку.
Перед началом работ составляется и утверждается план. Существует два метода ликвидации:
- Сухой, когда сохраняется откачка воды.
- Мокрый, когда пространство шахты затапливается.
Первый метод используют чаще при консервации. Незатопленную шахту легче опять ввести в эксплуатацию. Часть подземных выемок засыпают пустой породой. Устанавливают перемычки в местах скопления метана, чтобы предотвратить проникновение воздуха, пожары и взрывы. Газ через трубопроводы и скважины выводится на поверхность. Все стволы, которые выходят наружу, закладываются кирпичной кладкой или заливаются бетоном.
Затапливают шахты, в которых мало шансов возобновить работу. Такой метод ликвидации также выбирают при высокой опасности возникновения пожаров. Учитывают, что вода будет вытеснять из пластов метан. Поэтому предварительно проделывают скважины и проводят трубы, через которые газ будет выходить на поверхность. Как и при сухом методе, входы замуровывают.
Метан из шахты выделяется приблизительно 5 лет. В это время зона считается опасной, ее огораживают. Существуют технологии, которые позволяют собирать метан для хозяйственных нужд. Реализация газа может частично покрыть расходы по ликвидации.
При мокрой ликвидации обязательно проводят анализ воды на содержание токсических веществ. Если оно значительно превышает допустимые нормы, частично сохраняют откачку, ограждают водоносные горизонты от проникновения воды из шахты.
Через 5-6 лет после ликвидации территорию над шахтой можно рекультивировать. Здесь не рекомендуют возводить высотные здания, так как возможны провалы грунта. Решение использовать землю под сельское хозяйство принимается лишь тогда, когда проведен анализ почвы и грунтовых вод. При высоком загрязнении территорию засаживают лесом или кустарниками.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#уголь #каменный уголь #антрацит #угольная промышленность #добыча угля #полезные ископаемые #добыча полезных ископаемых #геология #топливо #шахты