Разделение шахтных полей на этажи и панели

Шахтные поля в наклонных и крутопадающих залежах разделяются на этажи, а при разработке весьма пологих и горизонтально залегающих рудных тел — на панели. Во втором случае схема выемки называется безэтажной. Горизонтально и полого залегающие рудные тела при очень большой мощности также разделяются на этажи.

Этажным горизонтом называют горизонт основного откаточного штрека. Этажом называется часть шахтного поля, ограниченная по простиранию его границами и по падению основными откаточными штреками (рис. 6).

Панелью называется часть шахтного поля, ограниченная панельными штреками — Шп (рис. 7). При очень больших горизонтальных размерах полого и горизонтально залегающих рудных тел панель может заключаться между панельными штреками, проведенными как под углом, так и параллельно основному откаточному штреку.

Этаж характеризуется наклонной высотой Hн и вертикальной Hв, равной проекции величины Нн на вертикальную плоскость (Hв = Hн*sina, где а — угол падения залежи), и длиной, равной длине шахтного поля. Панель характеризуется длиной и ширинойю

Подэтажом называется часть этажа, равная его длине, а по падению — величине (наклонной или вертикальной) между двумя соседними промежуточными подэтажными штреками.

Длина этажа является величиной вполне определенной, а высота изменяется на практике в очень широких пределах — от 15 до 120 м по вертикали в зависимости от следующих факторов:

1) степени разведанности месторождения — в недоразведанных рудных телах, характеризующихся неправильными элементами залегания, высота этажа принимается меньше;

2) физико-механических свойств руды и вмещающих пород — в слабых породах высота этажа снижается с учетом безопасного ведения работ;

3) угла падения — с уменьшением угла уменьшается и вертикальная высота этажа;

4) капитальных и эксплуатационных затрат на 1 т запаса руды.

5) срока вскрытия и подготовки, которые должны опережать очистную выемку в этаже.

С увеличением высоты этажа запас руды в нем увеличивается, а капитальные затраты на проходку всех этажных, выработок на 1 т запаса снижаются. С другой стороны, повышаются эксплуатационные расходы на вентиляцию, которая -усложняется при увеличении высоты этажа, и повышается стоимость проведения восстающих за счет увеличения их длины и затрат на поддержание, так как крепь их при перепуске руды изнашивается быстрее. Измельчается перепускаемый материал, что для некоторых руд нежелательно. Увеличивается стоимость доставки материалов и оборудования до очистных забоев и возрастает утомляемость рабочих при передвижении между этажными выработками. В этом случае необходимо устанавливать между этажами лифтовые подъемники.

Срок вскрытия и подготовки, так же как и стоимость поддержания выработок, при большей высоте этажа увеличивается. При повышении высоты этажа несколько увеличиваются расходы на подъем и водоотлив, но в общей стоимости добычи значительной роли они не играют.

Меньшая высота этажа более благоприятна в маломощных месторождениях, состоящих часто из разрозненных жил, сильно нарушенных и нередко не имеющих сплошности. В этом случае будут тщательнее разведаны бока месторождения и уменьшится возможность потерь необнаруженных небольших жил и включений руды.

В месторождениях с выдержанными элементами залегания высота этажа принимается больше.

Определение высоты этажа зависит от комплекса геологических и технико-экономических факторов и для ее нахождения применяется ряд методов. Наиболее надежным и дающим реальные результаты является метод вариантов (так же, как и при определении размеров шахтного поля). Применяются и математические формулы, по которым высота этажа в основном определяется по -минимуму капитальных и эксплуатационных затрат на 1 т добычи или по времени вскрытия и подготовки в увязке с очистной выемкой в этаже.

Формула по минимуму затрат:

где Q — суммарные капитальные и эксплуатационные затраты на 1 т добычи;

Lк — длина вскрывающих квершлагов, м;

Kк — стоимость 1 м проходки квершлага, руб.;

V — объем околоствольных выработок, м2;

К0 — стоимость проходки 1 м3, руб.;

Lэ.г. — длина откаточных и подготовительных выработок этажного горизонта и горизонта вторичного дробления, м;

Кэг — стоимость проходки 1 м выработок, руб.;

S — горизонтальная площадь месторождения, мг;

Hэ — вертикальная (искомая) высота этажа, м;

y — объемный вес руды, т/м3 (кн/м3);

n — коэффициент извлечения руды при добыче, %;

р — коэффициент разубоживания руды, %;

е — стоимость подъема на 1 т добычи, руб.;

b — стоимость водоотлива на 1 т добычи, руб.;

А — удорожание стоимости очистной выемки 1 т руды при повышении этажа на 1 м, руб.

Если пренебречь величинами е и b, не имеющими существенного значения в общей стоимости добычи, а также величиной А, так как повышение стоимости добычи не всегда имеет место с увеличением высоты этажа, то формула упростится.

Расчеты показали, что ее применение приводит к широкому диапазону значений, как и вообще при применении аналитических методов в горном деле. Для нахождения оптимального значения Hэ требуется увязать полученную величину с факторами, не учтенными при аналитическом определении, — элементы залегания, устойчивость руды и пород, влияние намечаемой системы разработки. .

Имеется еще несколько формул для определения высоты этажа по экономическому фактору, но они аналогичны приведенной и здесь не разбираются.

Приводится формула для определения высоты этажа по времени вскрытия и подготовки с учетом того, что эти стадии в нижележащем этаже ведутся с опережением по отношению к очистной выемке вышележащего этажа:

где P — годовая производительность шахты;

Wв.п — коэффициент опережения, равный;

t0 — время очистной выемки в этаже;

tв.п — время на вскрытие и подготовку этажа.

Остальные обозначения те же, что и в предыдущей формуле.

Значения коэффициентов опережения принимают в зависимости от геологических и горнотехнических условий, о чем подробнее будет сказано далее.

Полученное значение высоты этажа Нэ должно быть скорректировано в соответствии с горнотехническими условиями месторождения и намечаемой системой разработки, с учетом опыта эксплуатации месторождений, аналогичных проектируемому.

Размеры панелей в горизонтально и полого залегающих рудных телах определяются в зависимости от горнотехнических условии, системы разработки и применяемого оборудования для доставки и транспортировки — скреперных лебедок (учитывается оптимальная длина скреперования) и самоходного оборудования.