СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПОЛОГОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА Российский патент 1995 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке пластовых месторождений полезных ископаемых с применением протяженных очистных забоев.

Известен способ отработки угольного пласта спаренными протяженными очистными забоями при перпендикулярном или близком к нему расположении очистного забоя к подготовительным выработкам [1].

Однако этот способ имеет ряд недостатков, связанных с конструкцией технологической схемы и, прежде всего, с взаимным расположением очистных и подготовительных забоев. При расположении указанных выработок в перпендикулярном направлении или близком к нему обрушение пород основной кровли при достижении критических значений зависающих консолей кровли происходит одновременно по всей длине очистных забоев. Это обстоятельство при некоторых типах кровель может привести к динамическому удару, разрушению крепей лавы и штрека, длительным перерывам в технологическом цикле добычи полезного ископаемого и значительным затратам на ремонтно-восстановительные работы. Предотвращение подобных явлений требует дополнительных средств на проведение мероприятий, связанных с управлением горным давлением в очистных забоях, усложняет технологию ведения горных работ, снижает уровень нагрузки на забои и темпы их подвигания.

Нормативными документами предусматривается опережение передовой лавой не более 20 м [2]. При этом никак не оговаривается для каких горно-геологических и технологических условий и в зависимости от каких факторов варьируется расстояние опережения в пределах указанной жесткой границы 20 м.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разработки полого пласта, включающий проведение центральной и оконтуривающих подготовительных выработок, выемку полезного ископаемого спаренными прямолинейными и наклонными относительно центральной выработки очистными забоями, направленными в сторону массива, транспортировку отбитой горной массы [3]. В процессе выемки полезного ископаемого проводят по известным методикам контроль шага обрушения пород основной кровли и расчет величины зоны опорного давления.

Недостатком способа-прототипа является расположение очистных забоев в створе друг с другом, что вызывает повышенные напряжения в этой зоне, которые могут привести к обрушению кровли и для предотвращения которых необходимы значительные затраты. Кроме того, не конкретизированное расположение очистных забоев относительно центральной выработки не позволяет обеспечить оптимальный угол встречи забоя с массивом и, тем самым, создать благоприятные условия для зонального управления обрушением кровли.

Целью предлагаемого способа является увеличение нагрузки на очистной забой и повышение безопасности горных работ.

Изменение угла наклона очистного забоя относительно центральной выработки вызывает перераспределение проявлений горного давления по длине забоя.

При углах наклона очистного забоя относительно центральной выработки близких к 90^о перераспределением горного давления по cравнению c нормальным раcположением этих выработок практически не происходит. При углах наклона менее 70^о обрушение пород основной кровли будет происходить одновременно по всей длине очистного забоя, так как в этом случае концевые его части опережают друг друга на величину большую, чем размер шага обрушения пород. При длине очистного забоя, соответствующего его проекции на ось центральной выработки, равной
Р = l_об ± 0,2l_об, где l_об - величина шага обрушения пород основной кровли, происходит рассредоточение зон обрушения основной кровли равномерными участками по длине очистного забоя, так как при этом в одной концевой его части консоль пород достигает максимума, тогда как в другой она имеет минимальный размер.

В связи с тем, что свойства пород кровли могут меняться на протяжении выемочного поля, и в соответствии с изменением свойств может изменяться шаг обрушения, эти изменения учтены путем корректировки проекции размера шага обрушения величиной ± 0,2 l_об.

Смещение концов очистных забоев относительно друг друга на величину, не превышающую размера зоны от поверхности очистного забоя до максимума опорного давления в массиве (l_m), позволяет сохранять центральную выработку в зоне сопряжения очистных забоев в благоприятных условиях (разгрузки выработки от максимума опорного давления).

Таким образом, только совокупность указанных в формуле признаков обеспечивает достижение цели.

На фиг. 1 показана технологическая схема разработки выемочного участка при помощи наклонных спаренных прямолинейных очистных забоев, направленных в сторону массива; на фиг. 2 - то же, при помощи забоев, направленных в сторону выработанного пространства.

Способ разработки пологого угольного пласта осуществляют следующим образом.

В горном массиве по углю проводят центральную 1 и оконтуривающие 2, 3 выработки до границ выемочного поля 4. Затем по указанной формуле рассчитывают шаг обрушения пород основной кровли l_об. Длину каждого очистного забоя определяют исходя из того, чтобы ее проекция Р на ось центральной выработки была равна l_об ±0,2l_об.

Величину зоны от поверхности очистного забоя до максимума опорного давления (l_m) определяют эмпирическим путем по выходу штыба при бурении прогнозных скважин.

Разрез каждого очистного забоя осуществляют из центральной и оконтуривающей выработок под таким углом, чтобы одна концевая его часть, сопряженная с одной из указанных выработок, совпадала с одной из границ шага обрушения, зафиксированного на оси центральной выработки, а другая концевая часть очистного забоя находилась в одной плоскости с другой границей шага обрушения пород основной кровли. При этом концы очистных забоев, примыкающих к центральной выработке, смещают относительно друг друга на величину, не превышающую размера зоны от поверхности очистного забоя до максимума опорного давления в массиве l_m.

Выбор направления очистных забоев в сторону массива или выработанного пространства обусловлен азимутом встречи очистного забоя и естественной трещиноватости угольного пласта, что обеспечивает снижение энергоемкости его разрушения исполнительным органом выемочной машины.

Величина шага обрушения пород основной кровли для угольных месторождений в различных горно-геологических условиях колеблется от 22 до 50 м и при существующих оптимальных длинах очистных забоев от 100 до 200 м угол наклона очистного забоя к центральной выработке, задаваемый с учетом этих величин, составит 70-80^о. Такая геометрия выработок позволяет сохранить технологичность процессов выемки и обеспечить снижение нагрузки от горного давления на механизированную крепь вследствие рассредоточения обрушения пород по длине очистного забоя.

Сущность изобретения: при разработке полого угольного пласта производят центральную и оконтуривающие выработки. Выемку угля производят спаренными наклонными очистными забоями. Определяют шаг обрушения пород основной кровли и расстояние от поверхности забоя лавы до зоны максимума опорного давления. Длину каждого очистного забоя выбирают так, чтобы величина его проекции на ось центральной выработки была равна P = l_об± 0,2l_об, где l_об - величина шага обрушения пород основной кровли, а концы очистных забоев, примыкающих к центральной выработке, смещают относительно друг друга на величину, не превышающую размера зоны от поверхности очистного забоя до максимума опорного давления в массиве. При этом концы очистных забоев, примыкающих к центральной выработке, направлены в сторону забоя или выработанного пространства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПОЛОГОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА, включающий проведение центральной и оконтуривающих подготовительных выработок, выемку угля спаренными, прямолинейными и наклонными относительно центральной выработки очистными забоями, направленными в сторону массива, транспортировку отбитой горной массы, определение массива, транспортировку отбитой горной массы, определение шага обрушения пород основной кровли и расстояния от поверхности забоя лавы до зоны максимума опорного давления, отличающийся тем, что длину каждого очистного забоя выбирают из условия, что величина его проекции P на ось центральной выработки равна
P = l_об ± 0,2l_об,
где l_об - величина шага обрушения пород основной кровли, а концы очистных забоев, примыкающих к центральной выработке, смещают относительно друг друга на величину, не превышающую размера зоны от поверхности очистного забоя до максимума опорного давления в массиве. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концы очистных забоев, примыкающих к центральной выработке, направлены в сторону выработанного пространства.