Exploatarea zăcămintelor minerale de zăcământ prin metode miniere subterane

O formațiune este o formă de formare a rocilor sedimentare sub forma unei plăci delimitată de două suprafețe paralele. Dintre minerale, această formă de apariție este caracteristică în principal mineralelor combustibile (cărbune, turbă, șist, petrol) și unor materiale de construcție (argile, nisip etc.). Un zăcământ în care rezervele sunt reprezentate de straturi este denumit zăcământ rezervor.

30.10.2019 Subiect: Fundamentele mineritului Autor: Paxey

În acest articol:

Depozite de formațiune

Un strat este o formă de apariție a rocilor sedimentare sub forma unei plăci delimitate de două suprafețe paralele.

Dintre minerale, această formă de apariție este caracteristică în principal mineralelor combustibile (cărbune, turbă, șist, petrol) și unor materiale de construcție (argile, nisip etc.).

Un zăcământ în care rezervele sunt reprezentate prin straturi se numește zăcământ rezervor.

Dezvoltarea acestor zăcăminte, ca toate celelalte zăcăminte, implică trei etape: lucrări de decopertare, pregătire și curățare. Întreprinderile miniere care dezvoltă principalul tip de zăcăminte de filon — zăcămintele de cărbune sunt denumite de obicei mine.

Decaparea constă în efectuarea lucrărilor miniere care asigură accesul de la suprafața pământului la zăcământul mineral. Lucrările efectuate în această etapă se numesc lucrări de decopertare. Fiecare mină în exploatare trebuie să aibă cel puțin două ieșiri la suprafață (o cerință a punctului 76 din Normele de securitate în minele de cărbune), adaptate pentru deplasarea (transportul) persoanelor. Prin urmare, mina trebuie să aibă cel puțin două lucrări de deschidere cu acces direct la suprafața solului. Rețeaua de lucrări de decopertare trebuie să asigure legături fiabile de transport între straturile de cărbune și suprafață, alimentarea minei cu aer proaspăt și ieșirea la suprafață a jetului de aer de ieșire, evacuarea apei din mină și alimentarea cu energie electrică și pneumatică a mașinilor de exploatare.

Zăcămintele de decapare sunt puțuri, galerii, șanțuri, puțuri oarbe, gezenki și gropi.

După deschiderea câmpului de zăcăminte, se începe pregătirea rezervelor pentru excavarea de curățare. Pregătirea este înțeleasă ca un set de lucrări miniere care să permită începerea operațiunilor de curățare. Spre deosebire de decopertare, cea de-a doua etapă de dezvoltare — pregătirea — se desfășoară pe parcursul întregii perioade de dezvoltare a rezervelor de cărbune din câmpul minier, pe măsură ce filonurile sunt excavate secvențial în părțile lor separate. Se face o distincție între rezervele pregătite și rezervele gata de excavare. Rezervele pregătite sunt acele rezerve pentru exploatare ale căror lucrări principale de pregătire (galerii de filon sau de câmp, bremsbergs, pante, taluzuri) au fost executate; rezervele gata de exploatare sunt acele rezerve pentru exploatare ale căror lucrări necesare de pregătire și tăiere au fost executate (galerii etajate sau subetajate și cuptoare de tăiere) și echipamentul a fost pregătit pentru începerea lucrărilor de curățare. Prin urmare, sarcina pregătirii este de a dota mina cu prima linie de lucrări de curățare la timp.

Rețeaua de lucrări de pregătire trebuie să asigure livrarea mineralului către lucrările orizontale de pompare, transportul materialelor și echipamentelor și trecerea cantității de aer necesare pentru ventilarea fronturilor de curățare.

Operațiunile de curățare reprezintă a treia și principala etapă de dezvoltare a unui zăcământ mineral. Perioada operațiunilor de curățare la o mină se numește exploatarea zăcământului. Tehnologia și mecanizarea lucrărilor de curățare au un impact semnificativ asupra eficienței dezvoltării zăcământului.

Excavarea de decopertare, pregătire și curățare, care determină transportul mineralelor de la frontul de curățare la suprafață, ventilarea lucrărilor miniere, inclusiv a complexului de suprafață, formează schema tehnologică a minei.

Capacitatea de producție și durata de viață sunt principalele caracteristici cantitative care determină tipul de mină. Capacitatea de producție a minei predetermină nu numai parametrii cantitativi ai întregului complex tehnologic, ci și principalii indicatori tehnici și economici ai minei.

Capacitatea de producție a minei este cantitatea de minerale în tone exploatate pe unitate de timp (zi, an). Există o distincție între capacitatea de producție proiectată și capacitatea de producție reală a minei.

Durata de viață (existența) unei mine este egală cu perioada în care sunt exploatate rezervele comerciale de cărbune din câmpul minier.

Câmp minier

Un câmp minier este o parte a unui câmp de zăcăminte alocată pentru dezvoltare de către o mină (fig. 6.1). Parametrii câmpului minier sunt direcția S și adâncimea H. Câmpul minier are limite ascendente, de adâncime și de direcție.

Limitele câmpului de mine pot fi fixe și convenționale.

Forma câmpurilor de mine poate fi diferită și depinde de condițiile miniere și geologice de fundare. În cazul menținerii elementelor de apariție a straturilor (care includ unghiul de înclinare și direcția de atac) și a absenței perturbărilor geologice, câmpul minier are o formă dreptunghiulară, care este cea mai convenabilă pentru minerit. În alte cazuri, câmpul minier are o formă care corespunde formei zăcământului sau a unei părți a acestuia.

La întocmirea planurilor, un câmp minier cu straturi ușoare este reprezentat, de regulă, în proiecție pe un plan orizontal, cu straturi abrupte — pe un plan vertical. Secțiunile separate ale câmpului minat sunt reprezentate în planul filonului.

Dimensiunea câmpurilor de mine variază foarte mult. Pe straturile ușoare, acestea reprezintă 3-10 km de-a lungul direcției și până la 2-3 km de-a lungul înclinării.

Deoarece zăcămintele minelor moderne sunt de dimensiuni considerabile atât în direcție cât și în adâncime, acestea sunt exploatate în părți, într-o anumită succesiune. Acest lucru asigură concentrarea lucrărilor de curățare și pregătire.

Pentru comoditate și pentru a asigura caracterul sistematic al exploatării, câmpul minier este împărțit în orizonturi de transport, etape de exploatare, aripi, podețe, panouri, blocuri, câmpuri miniere, piloni și benzi (fig. 6.2).

În primul rând, câmpul minier de pe versant este împărțit prin planuri orizontale în orizonturi de transport. Orizonturile de transport sunt un complex de lucrări de decopertare și pregătire și lucrări din apropierea curții puțului, situate la același nivel și care servesc la transportul mineralului la puț (adit), precum și a materialelor și echipamentelor din puț (adit).

Treaptă de excavare — o parte a câmpului minier, limitată în direcție longitudinală de limitele câmpului minier, iar în direcție descendentă de orizonturile de transport adiacente sau de limita dintre câmpul minier și orizontul de transport. Înălțimea verticală a etajului este egală cu diferența dintre marcajele orizonturilor de transport adiacente.

Câmpul minat este împărțit în aripi de-a lungul loviturii. O aripă este o parte a câmpului de mine situată pe o parte a puțului principal sau a oricărei alte deschideri. Câmpurile de mine pot fi cu două aripi sau cu o singură aripă. Dacă puțul principal este situat în centrul câmpului de mine de-a lungul traiectoriei, un astfel de câmp de mine este cu două aripi.

Podeaua minei — o parte a unui filon ca zăcământ mineral extins, în cadrul unui câmp minier.

Etaj (fig. 6.2, 6.3, a) — o parte a formațiunii miniere extinsă de-a lungul direcției și delimitată de-a lungul înclinării și ridicării de galeriile de pompare și ventilație ale etajului. Distanța dintre limitele superioară și inferioară ale etajului de-a lungul pantei se numește înălțimea etajului înclinat, iar distanța verticală se numește înălțimea etajului vertical.

Câmpul de excavare este o parte a etajului de-a lungul traiectoriei, în interiorul căreia formațiunea este dezvoltată de o secțiune bremsberg, pantă, taluz sau top-hole intermediar. Dacă fețele de curățare sunt situate pe ambele părți ale unei excavații secționale înclinate, un astfel de câmp de excavare se numește cu două fețe (cu două aripi), dacă este situat pe o singură parte, se numește cu o singură față (cu o singură aripă). Dimensiunea câmpului de excavare de-a lungul direcției este de 400-600 de metri.

În filonurile plane și parțial înclinate până la 20-25°, etapa de excavare este împărțită în panouri de-a lungul direcției (fig. 6.3, b). Un panou este o parte a formațiunii miniere, delimitată de-a lungul înclinării de limita câmpului minier și de un orizont de transport sau de două orizonturi de transport adiacente, iar de-a lungul înclinării de limita câmpului minier și de o limită convențională cu un alt panou sau de două astfel de limite. Fiecare panou este deservit de lucrări de transport independente și de lucrări înclinate auxiliare. Aceste lucrări se numesc lucrări de panou.

Dimensiunea unui panou bilateral de-a lungul traiectoriei este de 1500-2000 de metri și tinde să crească.

Panourile sunt împărțite de-a lungul pantei în părți mai mici — niveluri. Un nivel este o parte dezvoltată simultan a unui panou. Acesta este limitat de-a lungul traiectoriei de limitele panoului, iar de-a lungul picajului de transportorul de nivel și de drifturile de ventilație. Uneori, un nivel este împărțit în subniveluri.

În formațiunile cu unghiuri de înclinare de până la 10-12° și cu o distanță de înclinare semnificativă între orizonturile de transport, etapele de excavare sunt împărțite în piloni prelungiți de-a lungul înclinării sau înălțării (fig. 6.3, c). În acest caz, frontul de mină este amplasat de-a lungul direcției și se deplasează de-a lungul pantei sau ridicării formațiunii.

În cazul unor dimensiuni semnificative de-a lungul traiectoriei (8-10 km) și al unei capacități de producție mari, atunci când nu se asigură ventilația printr-un singur puț de alimentare cu aer, câmpul minier de-a lungul traiectoriei este împărțit în blocuri (fig. 6.3, d). Un bloc este o parte a câmpului minier care are o rețea de lucrări conductoare de aer care asigură o ventilație independentă. Acesta se caracterizează printr-un complex independent de operațiuni miniere. La filonurile ușoare și înclinate, fiecare bloc are puțuri de alimentare cu aer și de ventilație utilizate pentru ventilarea secțională independentă a lucrărilor sale și a operațiunilor auxiliare de transport. În cadrul unui câmp minier pot exista mai multe astfel de blocuri. O mină construită pe un astfel de principiu are un arbore principal comun, care este utilizat pentru transportul cărbunelui la suprafață. Toate blocurile din câmpul minier au un orizont de transport comun. Dimensiunea blocului de-a lungul traseului este de 3-4 kilometri.

Ordinea de exploatare a câmpului minier

Exploatarea podelelor din câmpul minier și a nivelurilor din panou poate fi efectuată atât în ordine descrescătoare (de sus în jos), cât și ascendentă (de jos în sus). În general, ordinea descendentă de exploatare este frecventă, în special în minele cu conținut ridicat de gaze. În unele cazuri, de comun acord cu autoritățile Gosgortechnadzor, se utilizează ordinea crescătoare a exploatării, de exemplu, în cazul unui aflux mare de apă și în minele fără gaz.

Etajele din câmpul minier sau nivelele din panou pot fi exploatate în direcția înainte sau înapoi. Să luăm în considerare cel mai simplu caz, când o singură față este plasată în interiorul unui nivel sau etaj (fig. 6.4): opțiunile lava-floor sau lava-floor.

Dacă exploatarea minieră se efectuează în direcția de la puț la limitele câmpului minier de-a lungul traiectoriei, aceasta este ordinea directă (stroke), în direcția opusă — ordinea inversă. În ordinea inversă a exploatării miniere, toate lucrările pregătitoare trebuie să fie trecute anterior.

În comparație cu ordinea inversă de exploatare, ordinea directă de exploatare are avantaje precum o perioadă mai scurtă de pregătire a fronturilor de mină și absența costurilor preliminare pentru realizarea de galerii de lungime considerabilă.

Avantajele procedeului de extracție inversă sunt următoarele: se reduce costul de întreținere a galeriilor cu podea sau cu niveluri; se poate elimina scurgerea jetului de aer proaspăt prin spațiul exploatat; se obține independența lucrărilor de curățare de lucrările pregătitoare; se efectuează o explorare suplimentară a condițiilor zăcământului.

Atunci când formațiunea minieră este împărțită în etaje, iar acestea din urmă, la rândul lor, în câmpuri miniere, ele pot fi exploatate în mod direct sau invers. Exploatarea directă a fronturilor de mină prevalează, iar în interiorul frontului de mină — invers.

Atunci când frontul minier este împărțit în panouri, acestea sunt exploatate într-o etapă bremsberg, secvențial, de la puț până la limite, de-a lungul traiectoriei. Acest lucru permite reducerea volumului de lucru pe galeriile principale în timpul pregătirii primelor panouri. Este recomandabil să se lucreze panourile în etapa de pantă în direcția opusă, adică de la limitele câmpului minier, stingând astfel galeriile principale. De regulă, elaborarea nivelurilor în panou se realizează în sens invers.

Decaparea depozitelor de straturi

Atunci când se descrie decopertarea depozitelor de zăcăminte, se obișnuiește să se facă distincția între o metodă de decopertare și o schemă de decopertare bazată pe prezența lucrărilor de decopertare principale și suplimentare.

Metoda de decopertare este un set de lucrări principale de decopertare în câmpul minier în raport cu orizontul de transport, luând în considerare scopul lor funcțional. Există patru metode de decopertare: puțuri verticale, puțuri înclinate, galerii și combinată, care este o combinație a primelor două sau trei metode.

Schema de decapare este un aranjament spațial al rețelei de lucrări de decapare principale și suplimentare din câmpul minier. Se disting următoarele scheme de decapare:

• după numărul de orizonturi de transport — cu un singur orizont și cu mai multe orizonturi. În primul caz, câmpul minier este exploatat de la un singur orizont de transport, ceea ce exclude adâncirea puțurilor, în al doilea caz — cu lucrări de decopertare la două sau mai multe orizonturi, ceea ce necesită adâncirea puțurilor;
• după tipul lucrărilor suplimentare de deschidere — fără lucrări suplimentare de deschidere; cu quershlags (capital, orizontal, etaj); cu gezenki (capital și etaj); cu puțuri oarbe
• în funcție de poziția în limitele câmpului de mine (fig. 6.5).

În cazul în care există un singur filon în câmpul minier, decopertarea se utilizează fără lucrări suplimentare de decopertare, limitându-se la săparea doar a puțurilor de mină.

Fig. 6.6 este prezentată decopertarea unui singur filon prin puțuri verticale, cu amplasarea șantierului de aproape foraj în partea situată a filonului.

Resursele minerale sunt transportate de la fața minei pe o cale de transport până la panoul Bremsberg, apoi până la calea de pompare și apoi până la șantierul din apropierea forajului. Puțul principal transportă mineralul în puțuri până la suprafață. Din partea înclinată, mineralul este transportat la orizontul de pompare de-a lungul pantei panoului.

Aerul proaspăt intră în mină prin puțul auxiliar, apoi, printr-o rețea de lucrări care conduc aerul (galerii de pompare, bremsberg, galerii de transport), intră în fața minei. Jetul care iese din fața minei este dirijat prin galeria de ventilație către unul dintre pasajele bremsberg și apoi către suprafață prin puțuri.

Cel mai simplu mod de a deschide un singur filon gol este prin puțuri înclinate (fig. 6.7). De obicei, există mai multe puțuri paralele: unul dintre ele este cel principal, celelalte sunt auxiliare. Majoritatea acestora curg de-a lungul patului mineral. Se consideră că distanța dintre arborele principal și arborii auxiliari este de cel puțin 40 de metri.

Jetul de aer proaspăt prin unul dintre puțuri intră în curtea puțului, unde este împărțit în ambele aripi ale câmpului minier. Aerul din galeriile de pompare (transportoare) este direcționat către fețele de curățare, apoi prin galeria de ventilație și prin puț către suprafață.

Cel mai frecvent tip de decopertare în formațiuni puțin înclinate și parțial înclinate este reprezentat de puțuri verticale cu capitel (Fig. 6.8). Aceasta este decaparea cu un singur orizont. Esența sa este că câmpul minier este împărțit de orizontul de transport în două etape de excavare — bremsberg și înclinat. Puțurile (principale și auxiliare), situate pe un amplasament industrial comun, trec până la marca orizontului de transport, iar deschiderea directă a straturilor se realizează cu ajutorul unui suprateran capital din curtea apropiată a puțului.

În cazul prezenței în câmpul minier a unor straturi cu pante abrupte și abrupte, se utilizează puțuri verticale cu palplanșe de acoperire etajate (fig. 6.9). Pentru a evita pierderile de cărbune în pilonii de protecție de sub situl industrial, puțurile sunt amplasate în partea culcată a suitei. În acest caz, puțurile nu vor fi supuse deformărilor sub influența lucrărilor de curățare.

Decaparea prin arbori înclinați poate fi utilizată la orice unghi de înclinare. Unghiul de înclinare al puțurilor depinde de tipul de transport al minereurilor de-a lungul puțului înclinat: până la 18° se folosesc transportoare cu bandă, la 19-25° — vagoane, peste 26° — rable. Cel mai progresiv tip de transport de-a lungul arborelui înclinat este cel cu transportoare, oferind posibilitatea transportului continuu al cărbunelui de la front la suprafață. Puțurile sunt așezate de-a lungul stratului inferior al formațiunii descoperite sau în rocile stabile ale versantului suprapus. Mai multe puțuri sunt așezate paralel între ele (fig. 6.10).

Aditurile (Fig. 6.11) sunt utilizate în terenuri muntoase, atunci când rezervele industriale situate deasupra orizontului aditului asigură o durată lungă de exploatare.

Decaparea combinată constă în prezența mai multor tipuri de lucrări principale de decapare: puțuri verticale și înclinate; adit și puț vertical; adit cu puțuri înclinate etc. (Fig. 6.12). (fig. 6.12).

Pregătirea rezervelor pentru excavarea de curățare

După deschiderea zăcământului în câmpul minier, se începe pregătirea zăcământului, ceea ce permite începerea exploatării mineralului în fronturile de mină. Pregătirea fronturilor de mină se realizează pe părți, iar pe măsură ce acestea sunt exploatate, se pregătesc următoarele părți. În consecință, sarcina pregătirii este reînnoirea constantă a rezervelor pregătite pentru extracție pentru a înlocui rezervele exploatate. Reînnoirea constantă a rezervelor se numește reproducerea rezervelor pregătite pentru excavare.

Pregătirea formațiunii în vederea exploatării miniere cu tăieri libere constă în două etape. Prima etapă implică lucrări de pregătire la nivelul orizontului de transport. Această etapă se numește metodă de pregătire. Diviziunea metodelor de pregătire se bazează pe două caracteristici: amplasarea lucrărilor de pregătire în raport cu filonul de cărbune și numărul de filoni care urmează să fie exploatați, deserviți de lucrările de pregătire. În această etapă, lucrările de pregătire sunt galerii de transport (principale). În funcție de amplasarea acestor galerii în raport cu filonul de cărbune, se face o distincție între pregătirea filonului și pregătirea filonului de câmp (fig. 6.13).

În cadrul pregătirii formațiunii, se realizează drifturi de transport direct de-a lungul formațiunii. Se utilizează în cazul rocilor laterale stabile, precum și în straturile minerale care nu sunt predispuse la combustie spontană. De regulă, acestea sunt formațiuni subțiri și de grosime medie. În cazul rocilor laterale instabile și al formațiunilor predispuse la combustie spontană, se recurge la pregătirea terenului, atunci când se realizează drifturi de teren în rocile laterale supraiacente. Pentru a ajunge la formațiune din deriva de câmp, se folosesc supraînălțări intermediare.

În cazul pregătirii individuale (fig. 6.14), se realizează galerii de transport pentru fiecare dintre formațiunile dezvoltate. Particularitatea funcționării acestor galerii este că ele sunt menținute pe întreaga perioadă de exploatare a filonului corespunzător. Dacă în câmpul minier există un filon gros, se utilizează pregătirea individuală a câmpului.

În cazul pregătirii de grup, driftul de pompare este comun (fig. 6.15) pentru toate formațiunile dezvoltate ale formațiunii sau pentru un grup separat al acestora. În acest caz nu este necesară menținerea derivațiilor de pompare ale formațiunii. Acestea sunt stinse pe măsură ce formațiunea este exploatată în cadrul câmpului minier. Deriva de grup se realizează în câmp sau de-a lungul stratului nefuncțional din partea situată a formațiunii dezvoltate.

Pregătirea câmpurilor minate

După efectuarea volumului necesar de lucrări orizontale de pregătire pe orizontul de transport, începem să efectuăm lucrări de pregătire în planul formațiunii, formând schema de pregătire a câmpurilor de excavare. Schema de pregătire a câmpului de excavare este înțeleasă ca un set de lucrări de pregătire amplasate în mod caracteristic, ținând seama de scopul funcțional, care asigură formarea părților gata de excavare ale formațiunii miniere.

În funcție de împărțirea etapei de excavare (frontul de mină) în părți, se diferențiază pregătirea panourilor, a podelei și a orizontului.

Prepararea panourilor se utilizează la orice grosime a straturilor de cărbune cu unghiuri de înclinare de până la 20-25° (în principal până la 15-18°). Dimensiunea panoului de-a lungul direcției ajunge la 2,5-3 kilometri. Dimensiunea înclinării sale este egală cu înălțimea înclinată a treptei de exploatare (fig. 6.16).

Pregătirea podețelor se utilizează la împărțirea formațiunii miniere în podețe pe filonuri abrupte și înclinate, în unele cazuri — pe filonuri înclinate și plate la unghiuri de înclinare mai mari de 8-10°. În cazul pregătirii etajelor, etajele sunt împărțite în câmpuri de excavare de-a lungul traiectoriei. În fiecare câmp de excavare se realizează lucrări înclinate pregătitoare (bremsbergs secționale, pante, taluzuri). Acestea sunt utilizate pentru a livra cărbunele către orizontul de pompare atunci când etajul este împărțit în subetaje (fig. 6.17).

În funcție de unghiul de înclinare al stratelor, înălțimea podelei înclinate este de 120-450 de metri. Acest din urmă parametru se aplică formațiunilor blânde.

Pregătirea podețelor formațiunilor blânde și abrupte diferă între ele. În cazul formațiunilor blânde, la împărțirea în subetaje, între etaje, galeriile de pompare și de ventilație transportă bremsbergs secționale, prin care cărbunele din subetajele superioare este livrat orizontului de pompare. Câmpurile miniere pot fi cu o singură aripă sau cu două aripi.

Pregătirea orizontală a câmpurilor miniere se realizează prin lucrări de pregătire înclinate în cadrul etapei miniere (fig. 6.18). Lungimea lucrărilor de pregătire înclinate este egală cu înălțimea înclinată a treptei de excavare. Aceasta poate ajunge la 2000-3000 de metri. Distanța dintre lucrările înclinate (bremsbergs și walks) este egală cu lungimea frontului. Particularitatea acestui preparat constă în faptul că frontul este situat de-a lungul direcției formațiunii, dar se deplasează de-a lungul înclinării sau creșterii.

Operații de defrișare

Operațiunile de curățare sunt un set de procese de producție interconectate pentru extragerea mineralelor din fronturile de curățare. În cazul zăcămintelor de cărbune, aceste operațiuni includ excavarea de curățare, fixarea frontului și gestionarea acoperișului, adică un set de procese de decopertare, încărcare pe banda transportoare de front și livrarea cărbunelui în cea mai apropiată excavație de transport (rampă transportoare, bremsberg, pantă etc.). Procesele de lucrări de curățare menționate mai sus sunt tipice pentru zăcămintele blânde și înclinate, unde mecanizarea complexă este aplicată pe scară largă. În alte condiții, pot lipsi procese precum fixarea și controlul acoperișului, încărcarea și livrarea mecanizată a mineralului în front.

Săpătura de curățare este principalul proces al operațiunii miniere. Fixarea găurii de fund și gestionarea acoperișului trebuie să asigure desfășurarea corectă a operațiunilor miniere.

Față de curățare — o față în care se efectuează extracția în masă a unui mineral. În conformitate cu principiul tehnologic, fețele de curățare sunt subdivizate în fețe lungi și scurte. Se acceptă să se considere că fețele lungi cu o lungime mai mare de 20 m sunt lungi, mai mici — scurte. Tehnologiile de excavare a cărbunelui în fronturi lungi și scurte sunt esențial diferite. Pentru acestea au fost create mijloace fundamental diferite de mecanizare, transport și fixare. Lucrările pregătitoare adiacente frontului lung se numesc lucrări de excavare. În cazul excavării în perete lung, acestea sunt galerii de transport și de ventilație.

Două scheme de excavare sunt utilizate în fronturile lungi, numite fronturi longwall: flanc și frontal. În schema de flanc (fig. 6.19, a) separarea mineralului de masiv se realizează prin deplasarea mașinii de excavat de-a lungul frontului perpendicular pe direcția de deplasare a acesteia.

În excavarea frontală (Fig. 6.19, b) separarea de masiv se realizează de către o mașină de excavat simultan pe toată lungimea frontului. Această tehnologie permite exploatarea minieră fără prezența constantă a persoanelor în front. Au fost testate câteva prototipuri.

În minele din Rusia și CSI, producția principală este realizată prin fronturi lungi. Acestea pot fi orientate diferit (fig. 6.20) în raport cu elementele de fundare. Ele pot fi amplasate de-a lungul înclinării (a) sau a direcției (b) formațiunii și se pot deplasa — de-a lungul direcției, înclinării și ridicării.

Excavarea mecanizată în flancurile de perete lung

Zăcămintele de formare reprezintă rezerve de diverse tipuri de materii prime minerale. Aproape tot manganul, o parte semnificativă a elementelor pământurilor rare și a metalelor radioactive sunt extrase în prezent din aceste zăcăminte; zăcămintele de gresie cuproasă de la Mansfeld sunt, de asemenea, foarte cunoscute. În ceea ce privește condițiile de exploatare, toate zăcămintele îngropate de metale rare și prețioase pot fi denumite depozite de formare. Dar numai pentru mineralele combustibile solide — cărbune și șisturi bituminoase — acest tip geologic de zăcăminte este absolut dominant.

Tehnica și tehnologia exploatării subterane a zăcămintelor de strate au parcurs aici un drum lung de evoluție și au ajuns la actualul nivel înalt de dezvoltare. Experiența dezvoltării zăcămintelor de cărbune este astăzi, dacă nu principala, atunci cel puțin punctul de plecare pentru dezvoltarea tehnologiei de dezvoltare subterană a zăcămintelor de straturi de alte tipuri de minerale.

Principalele mijloace de excavare mecanizată a cărbunelui la filonurile ușoare și înclinate sunt foarfecele. Tunderea cărbunelui este o mașină care efectuează simultan operațiuni în front pentru a separa cărbunele din masiv, pentru a-l zdrobi în bucăți de dimensiuni transportabile și pentru a-l stivui pe banda transportoare. Mașina de extracție a cărbunelui constă dintr-un motor electric, un mecanism de alimentare, un dispozitiv de acționare, un dispozitiv de încărcare și sisteme de control și de suprimare a prafului.

Acțiunea actuatoarelor majorității combinatelor se bazează pe principiul distrugerii mecanice a cărbunelui. Cele mai eficiente sunt astfel de mecanisme de acționare, la acțiunea cărora apar tensiuni de tracțiune în cărbune fără formarea stării de tensiune volumetrică.

Organele de execuție ale culegătoarelor trebuie să îndeplinească o serie de cerințe, dintre care principalele sunt: productivitate ridicată; consum redus de energie specifică a procesului de distrugere; randament ridicat; simplitate de proiectare; durabilitate ridicată a uneltelor; fiabilitate ridicată a muncii; posibilitatea automatizării modurilor de funcționare; îndeplinirea funcțiilor de decapare și încărcare a cărbunelui; capacitatea de autoperforare în filon.

Cele mai răspândite sunt actuatoarele cu tambur și cu șurub.

Actuatorul cu tambur, de construcție turnată sau sudată, realizează distrugerea cărbunelui prin așchiere de 20-30 mm grosime de pe suprafața deschisă a frontului.

Majoritatea combinelor moderne sunt echipate cu actuatoare cu burghiu. Principalul lor avantaj este că burghiile sunt utilizate pentru încărcarea cărbunelui pe transportor. Principiul de distrugere a cărbunelui cu ajutorul burghielor este același cu cel al tamburilor, dar cu o anumită reducere a dezavantajelor inerente ale acestora.

Capetele înguste sunt echipate, de obicei, cu două burghie. Acestea sunt amplasate fie pe una, fie pe ambele părți ale corpului combinei. Poziția burghielor poate fi ușor reglată în înălțime cu ajutorul cricurilor hidraulice, ceea ce face posibilă excavarea cărbunelui la diferite grosimi ale filonului (fig. 6.21).

Combinele se deplasează pe cadrul transportoarelor de front situate la front. Foarfecele este deplasat de-a lungul frontului cu ajutorul unei stele de acționare și a unui lanț calibrat.

În prezent, industria produce diverse tipuri de cositoare concepute pentru a lucra în diferite condiții miniere și geologice. Unele dintre acestea pot fi utilizate atât cu fixatoare mecanizate, cât și individuale, la unghiuri de înclinare de până la 35°.

Stringer este o mașină de excavare proiectată pentru decaparea mecanică, încărcarea și livrarea cărbunelui în frontul de mină. Exploatarea cu stringer este una dintre cele mai progresive metode de exploatare a cărbunelui.

Cele mai utilizate sunt cordoanele cu acțiune statică de mare viteză. Organul executiv al instalației de șiruri este șirul. Atunci când se deplasează de-a lungul frontului de lucru al șirului, presat de acesta, se îndepărtează o așchie de cărbune de 50-150 mm grosime. Cărbunele decapat este încărcat pe banda transportoare de către corpul tamponului.

Excavarea cu șarpante necesită condiții „dure” de aplicare: așternere calmă și stabilă a filonului; stabilitate a acoperișului nu mai mică decât media; sol puternic care nu se prăbușește în timpul funcționării șarpantelor; duritate a cărbunelui nu mai mare decât media; absența incluziunilor puternice de sorginte și a straturilor de rocă în filonul de cărbune; absența grămezilor puternice de cărbune la acoperișul și solul filonului; filonuri în general subțiri și de grosime medie (până la 2,0 m).

Șarpantele pot fi utilizate atât cu fixări individuale, cât și mecanizate. Pe baza acestora din urmă au fost create complexe de curățare mecanizată a șirurilor și unități de șiruri, care permit efectuarea automatizării complexe a exploatării cărbunelui în front.

Livrarea în fața cărbunelui

La minele de cărbune, transportoarele cu raclete sunt utilizate pentru livrarea cărbunelui în frontul de cărbune în fronturile de curățare pe filonuri blânde și înclinate. Acestea sunt foarte răspândite, deoarece au o construcție relativ simplă, sunt potrivite pentru condiții grele de exploatare, sunt adaptate pentru a lucra cu foarfeci, corzi și dispozitive de fixare mecanizate. Ele constituie baza complexelor mecanizate moderne.

Transportatorul cu raclete (fig. 6.23) este format din jgheaburi metalice superioare și inferioare, pe care se deplasează un lanț fără sfârșit cu raclete, format din ramuri de sarcină și ramuri goale. La capetele transportoarelor există capete de acționare și de tensionare. Toboganul transportorului este asamblat din secțiuni separate (grătare) conectate prin încuietori cu eliberare rapidă. Lanțul transportoarelor poate fi demontat cu ușurință în secțiuni separate. Datorită acestui fapt, stiva transportoarelor poate fi ușor demontată sau asamblată într-un loc nou, scurtată sau alungită.

Transportoarele cu raclete utilizate pentru transportul cărbunelui în fronturile de lucru lungi trebuie mutate periodic în funcție de mișcarea frontului de lucru. Transportoarele cu raclete pot fi deplasate în două moduri: prin dezasamblarea completă în părți, transportarea lor într-un loc nou și reasamblarea; prin deplasarea transportorului fără dezasamblare sau pe întreaga sa lungime, sau în părți succesive datorită îndoirii patului transportorului în plan orizontal.

Transportoarele cu raclete concepute pentru transportul cărbunelui de-a lungul frontului de rulare sunt subdivizate în patru tipuri: SP — flexibile mobile (cu una, două și trei lanțuri); SR — portabile colapsabile cu două lanțuri; C — portabile colapsabile cu o singură lanț; SC — portabile colapsabile cu o singură lanț cu raclete în consolă (ramurile patului de grătare sunt situate în plan orizontal) (tabelul 6.1).

În practica străină, livrarea cărbunelui la filonurile cu unghiuri de înclinare de până la 6-8° în fronturi de mină scurte se realizează cu mașini pneumatice autopropulsate sau mașini de încărcare și livrare.

În fronturile de curățare ale filonurilor cu pante abrupte și abrupte, livrarea cărbunelui se realizează pe solul filonului sub acțiunea propriei greutăți. În cazurile în care unghiul de înclinare al filonului nu permite livrarea cărbunelui prin gravitație pe solul filonului, se instalează jgheaburi speciale în fața minei.

Clasificarea rocilor de acoperiș

Să luăm în considerare unele caracteristici ale rocilor de acoperiș care influențează eficiența utilajelor miniere.

Rocile de acoperiș pot fi clasificate în funcție de diferite caracteristici: prăbușire, stabilitate etc.

Acoperișul unei formațiuni este format din straturi separate de roci și stive separate prin planuri de stratificare. În funcție de propensiunea straturilor de rocă la prăbușire, se disting acoperișuri false, directe și principale.

Prin acoperiș fals se înțeleg straturile ușor prăbușibile de grosime mică (până la 0,3-0,5 m), situate direct deasupra filonului de cărbune. Aceste straturi se prăbușesc fie simultan cu excavarea cărbunelui, fie într-o perioadă scurtă de timp după ce acoperișul este expus.

Prezența acoperișului fals complică procesul tehnologic de excavare a cărbunelui. Uneori, pentru a preveni prăbușirea acoperișului fals, se lasă o stivă de cărbune în partea superioară a filonului.

Acoperișul imediat este un strat de rocă situat direct deasupra filonului de cărbune, a cărui presiune în spațiul găurii de fund este percepută în principal de elemente de fixare și de întregul cărbune. Acesta nu poate fi menținut în spațiul de fund al găurii pentru o perioadă mai mult sau mai puțin lungă fără suport. După îndepărtarea acestuia din urmă, se prăbușește.

Acoperiș principal — straturi de rocă de grosime suficientă care se suprapun peste acoperișul imediat și care nu se prăbușesc simultan cu prăbușirea acoperișului imediat, a căror presiune este preluată de întregul cărbune și de roca prăbușită sau de umplutură. Acoperișul principal poate fi expus pe o suprafață mare. Acesta intră în mișcare la ceva timp după prăbușirea sau cedarea acoperișului imediat.

În legătură cu presiunea acoperișurilor principale și imediate, se face o distincție între presiunea primară și presiunea secundară a rocilor. Presiunea primară este legată de cedarea acoperișului imediat, în timp ce presiunea secundară este legată de prăbușirea acoperișului principal.

De asemenea, se face o distincție între solul imediat și solul principal al filonului. Rocile care se află direct sub filonul de cărbune sunt denumite sol imediat. Proprietățile acestuia determină fenomenele de îngheț, presarea elementelor de fixare în el și, în cazul unei pante abrupte, alunecarea și prăbușirea. Rocile aflate sub solul imediat se numesc solul principal.

Există o clasificare a rocilor de acoperiș în funcție de stabilitate, care este înțeleasă ca proprietatea rocilor de a forma aflorimente stabile fără elemente de fixare în timpul operațiunilor miniere. În funcție de stabilitate, rocile de acoperiș sunt împărțite în cinci clase:

• foarte instabile — fără suport nu dau aflorimente stabile, se prăbușesc după mișcarea frontului;
• instabilă — stabilitatea se menține timp de 2-3 ore în banda de 1 m lățime a găurii de fund;
• stabilitate medie — în fâșia găurii de fund cu lățimea de până la 2 m stabilitatea se menține până la 1 zi
• stabilă — în banda de fund a găurii cu lățimea de până la 2,9 m, stabilitatea se menține timp de până la 2 zile;
• foarte stabilă — are stabilitate pe termen lung într-o zonă de fund de gaură de 5-6 m lățime.

Presiunea minieră

Rocile dintr-un masiv curat se află într-o stare de echilibru al tensiunilor. Filonul de cărbune de la adâncimea H experimentează tensiunea σ = γH, unde γ este densitatea medie a rocilor, kg/m 3 ; H este adâncimea filonului, m. În procesul de excavare a cărbunelui înaintea frontului, are loc redistribuirea tensiunilor (fig. 6.24).

Tensiunile caracteristice masivului intact sunt păstrate în filonul de cărbune. Cărbunele se află în stare de compresiune triaxială. Zona de presiune de referință este caracterizată prin creșterea tensiunilor σ = kγH, unde k este factorul de concentrare a tensiunilor (k > 1). În această zonă, cărbunele se află în stare de compresiune biaxială. Presiunea de sprijin apare de-a lungul întregului perimetru al spațiului exploatat (în fața și în spatele frontului, în părțile sale superioare și inferioare). Ea afectează starea suportului săpăturilor de pregătire, care se află în zona de influență a lucrărilor de curățare, și poate provoca distrugerea bruscă a pilonilor de cărbune.

Presiunea de susținere este o consecință a cantileverului de supraînălțare a acoperișului imediat și principal, care este perceput de partea de margine a masivului de cărbune.

Zona de strivire este direct adiacentă frontului. În această zonă, cărbunele este de obicei zdrobit și starea sa de tensiune este pierdută. Această circumstanță favorizează facilitarea separării cărbunelui de masiv de către organele executive relevante ale utilajelor miniere.

Pe măsură ce frontul de mină se deplasează, valul de presiune al suportului este în continuă mișcare, creând tensiuni mai mari și mai mici decât cele statice în filonul de cărbune și în rocile adiacente.

Pentru a crea condiții de siguranță în spațiul din fundul găurii, se instalează suporturi și se pune în aplicare un set de măsuri pentru a controla presiunea din rocă.

Elementele de fixare pot împiedica prăbușirea acoperișului numai în imediata vecinătate a frontului. Aici, acoperișul formațiunii și rocile supraiacente sunt, de asemenea, ținute împreună de forțele de coeziune. La o anumită distanță de front, influența acestei legături este atât de slăbită încât contravântuirile convenționale nu mai sunt suficiente.

Presiunea rocilor din spațiul excavat poate fi absorbită de masa de umplutură sau de un contrafort special. Diferite tipuri de contravântuiri și materiale de umplutură protejează spațiul de fund al găurii de prăbușiri. În prezent, elementele de fixare mecanizate sunt utilizate pe scară largă pentru a proteja spațiul de fund al găurii în formațiuni înclinate și în pantă.

Conform ipotezei blocului articulat (fig. 6.25), sarcina pe suport este creată de greutatea rocilor blocului ABCD al acoperișului imediat, care se rupe de masiv de-a lungul planului CD la un unghi φ față de verticală. Se presupune că blocul de rupere al acoperișului imediat este rotit la față ca în jurul unui suport rigid. În același timp, acoperișul principal cade ca blocuri separate pe stâncile prăbușite ale acoperișului imediat. În unele cazuri, se poate presupune că unghiurile de înclinare ale acoperișului imediat și ale acoperișului principal vor fi aproximativ aceleași.

Controlul presiunii minei și suportul minei

Un suport de mină este o structură artificială ridicată pentru a preveni prăbușirea rocilor de pe acoperiș, pentru a menține suprafața necesară a secțiunii transversale a spațiului din fundul găurii și pentru a controla presiunea minieră.

Acesta trebuie să îndeplinească următoarele cerințe: trebuie să fie rezistent și stabil; trebuie să fie flexibil; trebuie să aibă o greutate minimă; trebuie să asigure mecanizarea instalării și a deplasării; trebuie să aibă suprafața necesară a spațiului din fundul găurii pentru a permite trecerea unui volum suficient de aer; nu trebuie să interfereze cu alte procese de producție; trebuie să fie necostisitor, fiabil și durabil.

Rezistența suportului este capacitatea acestuia de a rezista presiunii miniere fără să se prăbușească sau să primească deformații reziduale.

Rezistența la lucru — rezistența la o sarcină care este sigură în ceea ce privește deformarea suportului, până la 70 % din sarcina de rupere.

Rezistența inițială — rezistența dezvoltată de suport în timpul instalării sau răspândirii sale (pentru suporturile hidraulice).

Stabilitatea suportului este capacitatea acestuia de a-și menține poziția inițială sub influența presiunii miniere.

Rigiditatea suportului este capacitatea sa de a rezista la deformare. Există o distincție între suporturile rigide și cele flexibile. Sub efectul presiunii miniere, suporturile rigide suferă deformări elastice. În schimb, un suport flexibil sub acțiunea sarcinii este capabil să își schimbe dimensiunile liniare în înălțime fără a-și modifica capacitatea portantă. Această modificare a dimensiunilor suportului este încorporată în proiectarea sa.

Toate suporturile cunoscute pentru lucrările miniere pot fi împărțite în trei clase: individuale, complete și mobile.

Prin suporți individuali se înțeleg suporții pentru lucrări de curățare care constau în elemente separate, nelegate structural, instalate manual în urma mișcării frontului. Suporții individuali se împart în suporți de fund de gaură și suporți speciali (de aterizare).

Suportul de fund de gaură este instalat după mișcarea frontului de fund și servește la menținerea acoperișului imediat în spațiul de lucru al minei adiacent frontului de fund. Acest spațiu se numește spațiul găurii de fund.

Un suport special sau de aterizare este instalat la limita cu spațiul minat și acționează ca un suport de tăiere pentru controlul acoperișului prin metoda prăbușirii totale.

Suporturile complete sunt suporturi mobile, ale căror seturi individuale nu sunt interconectate pe lungimea frontului longwall. Aceste suporturi nu sunt foarte răspândite.

În prezent, sunt utilizate pe scară largă crucile mobile, în care procesul de instalare și mișcare este continuu. Acestea includ suporți hidroficați ai complexelor mecanizate, plăci de scut de diferite modele și alte tipuri de suporți.

Asigurarea unor condiții de lucru sigure în zona de fund a găurii în zona de fund a găurii se realizează prin ridicarea diferitelor tipuri de suporturi care exclud prăbușirea rocilor din acoperișul imediat. Cu toate acestea, pe măsură ce cărbunele este excavat, expunerea acoperișului crește, acesta se deformează, se fisurează și, în cele din urmă, ajunge la starea limită, când elementele de fixare instalate nu mai pot rezista la sarcinile emergente. Suportul se deformează și acoperișul se prăbușește. Pentru a preveni acest lucru, este necesar să se gestioneze presiunea minieră. Acesta este unul dintre cele mai importante procese din minerit (în trecut, unul dintre cele mai intensive în muncă și nesigure).

Gestionarea presiunii miniere este un set de măsuri de reglementare a manifestărilor presiunii rocilor în fața minei pentru a asigura condițiile de producție sigure și necesare. Aceste măsuri sunt alegerea proiectului de sprijin, a metodei de sprijin și prevenirea prăbușirii în masă a rocilor laterale. Termenul de gestionare a acoperișului este utilizat pentru straturile blânde și înclinate, deoarece în aceste condiții complexul de măsuri include prevenirea prăbușirii premature a acoperișului. În pantele abrupte, este necesară și gestionarea solului, care în unele cazuri este predispus la prăbușire.

Toate metodele existente de gestionare a acoperișurilor pot fi clasificate în trei grupe:

• menținerea naturală a spațiului minat lăsat de pilonii de cărbune;
• prăbușirea rocilor acoperișului în afara spațiului din fundul găurii;
• menținerea artificială a acoperișului în spațiul minat prin umplerea acestuia cu deșeuri de roci.

Tehnologia și organizarea lucrărilor de curățare

Tehnologia modernă de exploatare a cărbunelui se bazează pe aplicarea diferitelor utilaje miniere. În exploatarea mecanizată a cărbunelui în fronturi lungi există diferite scheme tehnologice cu utilizarea de suporturi individuale și mecanizate. Acestea din urmă sunt parte integrantă a complexelor și agregatelor mecanizate.

Un complex mecanizat de curățare este o combinație între un suport mecanizat, o mașină de tuns și un transportor frontal, legate tehnologic. Legăturile cinematice dintre tipurile individuale de echipamente nu sunt necesare, deși pot fi. În cadrul unui complex mecanizat este posibilă înlocuirea unui tip de echipament cu altul.

O unitate curată este o combinație de suport mecanizat, șir și transportor de fund, legate nu numai tehnologic, ci și cinematic. Prezența conexiunii cinematice exclude înlocuirea unui tip de echipament cu altul. Unitățile de curățare sunt mijloace perfecte de mecanizare complexă a lucrărilor de curățare. Ele fac posibilă implementarea automatizării complexe a procesului tehnologic de curățare a excavațiilor.

Pe fronturile de curățare echipate cu combine moderne cu elemente de fixare individuale se efectuează următoarele procese: extragerea cărbunelui de către combină; montarea elementelor de fixare a găurilor de fund în urma extragerii; deplasarea (transportul) conveiorului de front; montarea elementelor de fixare a aterizării și gestionarea acoperișului, excavarea nișelor (în absența autoperforării combinei în filon). Această tehnologie este multioperațională și se caracterizează printr-o cantitate semnificativă de muncă manuală la fixarea frontului și gestionarea acoperișului.

La excavarea mecanizată complexă se atinge un nivel ridicat de mecanizare a proceselor de lucru în front: decopertarea cărbunelui de către corpul executiv al combinei, încărcarea acestuia pe conveierul de front și transportarea lui la reîncărcătorul sau conveierul de drift, deplasarea conveierului, deplasarea secțiunilor frontului (fixarea și gestionarea acoperișului), operațiuni finale.

Schemele tehnologice de funcționare a complexelor mecanizate cu diferite tipuri de suporturi sunt practic aceleași și diferă în detalii minore. De exemplu, complexul mecanizat de curățare A-2K (fig. 6.26) este alcătuit dintr-un suport mecanizat care include primele secțiuni și secțiunile finale, o foarfecă, un transportor de față și un panou de comandă.

Excavarea cărbunelui poate fi cu navetă sau pe o singură față. În poziția inițială, transportorul este împins spre front, foarfecele este tăiat în filon sau actuatorul este condus într-o nișă. Pe măsură ce acoperișul este expus în timpul extracției cărbunelui, secțiunile de susținere sunt deplasate secvențial sau prin una singură în prezența rocilor instabile. Apoi, banda de coborâre se deplasează într-un val către frontul de lucru, la 8-12 metri în spatele foarfecelui. După deplasarea întregii lungimi a frontului și a conveiorului până la front, foarfecele este introdus în formațiune.

În minele moderne, în fronturile de mină se utilizează organizarea ciclică și în linie a muncii. Un ciclu într-un front de mină este un set de procese și operațiuni efectuate într-o anumită succesiune pentru a excava cărbunele pe întreaga lungime a frontului la valoarea mișcării acestuia stabilită de pașaport. Organizarea ciclică a muncii se caracterizează prin întreruperi tehnologice în timpul excavării cărbunelui și al lucrărilor de reparații și pregătire. Spre deosebire de organizarea ciclică a muncii la flux, toate procesele sunt combinate în timp. Particularitatea sa este livrarea continuă de cărbune pe toată durata timpului de lucru. Organizarea în flux a cărbunelui este posibilă la mecanizarea complexă a lucrărilor de curățare.

Sisteme de dezvoltare a filonului de cărbune și clasificarea acestora

Sistem de dezvoltare — o anumită ordine a operațiunilor de pregătire și curățare în cadrul părții dezvoltate a rezervorului, legate în spațiu și timp. Aceste părți pot fi un podeț (subpodea), un panou, un nivel (subnivel).

Sistemul rațional de dezvoltare a zăcămintelor trebuie să îndeplinească următoarele cerințe: să asigure siguranța operațiunilor miniere, să ofere un nivel ridicat de performanță tehnică și economică, să aibă pierderi minime. Indicatorii tehnici și economici sunt înțeleși ca cel mai înalt nivel de productivitate a muncii și costul minim al extracției minerale.

Alegerea sistemului de dezvoltare este influențată de diverși factori. Principalii sunt: forma de apariție, structura, grosimea și unghiul de înclinare a filonului; proprietățile cărbunelui și ale rocilor gazdă; conținutul de gaze și conținutul de apă al zăcământului; predispoziția cărbunelui la combustie spontană; predispoziția filonului de cărbune la șocuri ale rocilor, emisii bruște de cărbune și gaze; adâncimea operațiunilor miniere; mijloacele de mecanizare a lucrărilor de pregătire și curățare.

Cea mai mare influență asupra alegerii sistemului de exploatare o au grosimea și unghiul de înclinare ale zăcământului. Grosimea zăcământului determină soluționarea unor probleme cum ar fi metoda de realizare și întreținere a lucrărilor miniere, alegerea tehnologiei de curățare, posibilitatea de a dezvolta zăcământul la capacitate maximă sau necesitatea de a-l împărți în straturi, fixarea lucrărilor de curățare și gestionarea presiunii din rocă. Alegerea mijloacelor de mecanizare a lucrărilor de curățare, de fixare și de gestionare a acoperișului depinde în mare măsură de unghiul de înclinare a formațiunii. Acest factor este decisiv în alegerea mijloacelor de livrare a cărbunelui în față, la locul său de-a lungul înclinării filonului. De asemenea, este luat în considerare la alegerea formei și lungimii frontului.

Proprietățile rocilor gazdă sunt un factor decisiv în alegerea metodei de control al presiunii rocilor (controlul acoperișului), precum și în menținerea lucrărilor miniere și a amplasării acestora. Acestea au un impact semnificativ asupra alegerii mijloacelor de mecanizare pentru lucrările de curățare.

Un factor precum predispoziția cărbunelui la combustie spontană face necesară luarea unor decizii care să asigure o reducere semnificativă a pierderilor de cărbune. La filonurile predispuse la șocuri, este necesar să se evite situațiile în care pilonii de cărbune și zonele de margine prezintă o concentrare crescută a tensiunilor.

Factorii enumerați mai sus tind să aibă o influență complexă asupra alegerii sistemelor de dezvoltare și a parametrilor acestora.

Varietatea condițiilor miniere și geologice ale zăcămintelor de cărbune predetermină utilizarea diferitelor sisteme de dezvoltare și a variantelor acestora. Sistemele de dezvoltare a depozitelor de filon pot fi prezentate sub forma următoarei clasificări.

• Sisteme de dezvoltare cu excavare la capacitate maximă a filonului de cărbune.
  • Cu fețe de degajare lungi (continue, pilon, combinate).
  • Cu fețe scurte (pilon, cameră, cameră-pilon, cameră-pilon, drifturi sub etaj, benzi și drifturi).

  Sistemele de dezvoltare cu excavare la capacitate maximă se caracterizează printr-o simplitate relativă, deoarece toate lucrările pregătitoare sunt situate în planul rezervorului. Sistemele de dezvoltare cu separare în straturi a fundului mării sunt mai complexe și mai diverse. Aproximativ 75 % din producția subterană de cărbune este realizată prin sisteme de exploatare cu piloni, cu fronturi de curățare lungi.

  Sistemul minier continuu se caracterizează prin lucrări simultane de pregătire și curățare în câmpul minier. Fronturile galeriilor de pompare (transportoare) și de ventilație care formează frontul de mină se deplasează în aceeași direcție cu frontul de mină.

  În funcție de înălțimea înclinată a unui etaj (nivel), acesta poate conține unul, două sau trei fronturi. În cazul în care într-un etaj (nivel) este amplasat un front de lucru de tip longwall, o astfel de variantă a unui sistem de minerit continuu se numește etaj de lavă (nivel de lavă). În cazul în care este necesar să se amplaseze două sau trei fronturi într-un etaj de cădere, etajul este împărțit în subetaje. În legătură cu cele de mai sus și ținând seama de unghiul de înclinare a formațiunii, există diferite variante ale sistemului de minerit continuu: pe formațiuni blânde și înclinate — etaj de lavă sau cu divizarea podelei în subpodele în cazul pregătirii podelei, etaj de lavă — în cazul pregătirii panourilor; pe formațiuni foarte înclinate și abrupte — etaj de lavă sau cu divizarea podelei în subpodele cu formă de front rectiliniu sau cu acces la plafon.

  Avantajele sistemului de exploatare continuă sunt punerea rapidă în funcțiune a fronturilor de exploatare și posibilitatea de a plasa în mină sterilul obținut în timpul lucrărilor pregătitoare. Principalele dezavantaje sunt: dificultatea de a combina lucrările de pregătire și curățare într-un singur câmp minier; costurile ridicate pentru întreținerea lucrărilor de pregătire; lipsa explorării suplimentare a condițiilor filonului de cărbune; scurgeri de aer prin spațiul exploatat.

  

  Sistemul pilonilor este un sistem în care o parte a formațiunii dintr-un etaj sau nivel este delimitată prin lucrări pregătitoare înainte de începerea operațiunilor de curățare, ceea ce duce la formarea pilonilor. În funcție de orientarea pilonului în raport cu elementele de fundare, există piloni cu direcție lungă, piloni cu înclinare lungă (ascendentă) și piloni diagonali (fig. 6.27, 6.28). Cele mai răspândite sunt varietățile sistemului de dezvoltare prin piloni lungi de-a lungul greului: pe strate blânde și înclinate — etaj de lavă sau cu divizarea etajului în subetaje în cazul preparării etajului, etaj de lavă — în cazul preparării panoului; pe strate puternic înclinate și abrupte — etaj de lavă sau cu divizarea etajului în subetaje.

  

  Cele mai frecvente varietăți ale sistemului de piloni de dezvoltare sunt pilonii lungi de-a lungul traiectoriei cu pregătirea panourilor (varianta etajului de lavă) și cu divizarea etajului în subetaje.

  Sistemul de stâlpi lungi cu pregătirea panourilor este utilizat pe scară largă în formațiunile de grosime medie, ușor înclinate.

  Sistemul minier longwall longwall este caracterizat de o varietate de variante aplicate. Uneori sunt utilizate astfel de variante, care au caracteristici ale sistemelor de minerit continuu și cu piloni. Acestea sunt sisteme de dezvoltare combinate. Sistemul de dezvoltare prin piloni lungi de-a lungul traiectoriei este utilizat la orice unghi de înclinare, la formațiuni de grosime medie, și la formațiuni ușoare, la excavații complex-mecanizate — până la 5-6 m. Avantajul său este că reduce costurile de întreținere a lucrărilor de pregătire, asigură explorarea suplimentară a condițiilor filonului de cărbune și efectuarea independentă a lucrărilor de pregătire și curățare. Dezavantaje: punerea în funcțiune mai târzie a câmpurilor miniere și schema de ventilație mai complicată.

  

  O variantă a sistemului de piloni este sistemul de dezvoltare cu scuturi, utilizat în special în filonurile groase abrupte (Fig. 6.29). Este vorba de un sistem de piloni lungi de-a lungul direcției cu excavarea formațiunii la capacitate maximă în benzi de-a lungul pantei sub suprapunerea unor scuturi speciale de concepție N.A. Chinakala.

  Avantajele sistemului de dezvoltare cu scut sunt: absența lucrărilor de fixare a frontului și de gestionare a acoperișului în ciclul tehnologic, utilizarea pantei abrupte pentru livrarea cărbunelui, indicatori tehnici și economici relativ ridicați. Dezavantaje: pierderi de exploatare însemnate care ajung la 25-30 %; volum mare de lucrări de pregătire și tăiere (40-45 m la 1000 tone producție), necesitatea unor elemente susținute de așternere, umflarea cuptoarelor, risc ridicat de incendiu.

  În anumite condiții miniere și geologice nu este posibilă exploatarea la capacitate maximă a straturilor groase de cărbune. Acestea sunt exploatate în părți separate — straturi. Un strat este o parte a unui filon gros de cărbune delimitat de două planuri paralele, care este exploatat ca un filon de capacitate medie.

  Planele condiționate care împart filonul în straturi pot fi situate paralel cu acoperișul și solul, orizontal sau înclinat față de planul de fundare. În funcție de aceasta, straturile groase sunt împărțite în straturi înclinate, orizontale și transversal înclinate (fig. 6.30).

  

  Sistemul de exploatare în straturi este un sistem în care formațiunea este excavată prin exploatarea secvențială sau paralelă a straturilor de direcții diferite.

  Alegerea ordinii de excavare a straturilor depinde de proprietățile cărbunelui și ale rocilor gazdă, de conținutul de metan al filonului și de metoda de gestionare a acoperișului. În cazul gestionării acoperișului prin decopertare completă, se utilizează ordinea descrescătoare de excavare a straturilor. Ordinea crescătoare este posibilă numai atunci când se aplică umplerea completă a spațiului excavat. În ordinea combinată de excavare a straturilor, se utilizează excavarea integrală și rambleierea.

  Particularitatea acestui sistem minier constă în faptul că în straturile în avans nu sunt conduse galerii de cărbune și acestea sunt construite în spațiul așezat, ceea ce reduce volumul specific al lucrărilor pregătitoare.