СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ КРУТОНАКЛОННЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ И ЩИТОВОЕ ПЕРЕКРЫТИЕ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК E21C41/18 

Предполагаемое изобретение относится к горному делу, в частности, к способам выемки мощных крутонаклонных угольных пластов по щитовой системе разработки.

Для разработки пластов мощностью 8.10 м известен способ, включающий проведение углеспускных печей, отработку монтажной камеры, монтаж в ней сдвоенного бессекционного щитового перекрытия и последующую отработку выемочного блока столбами по падению, при которой столб отрабатывается без разделения на слои [1] Недостатками этого способа являются:
повышенная сложность управления щитовым перекрытием при разработке пластов, залегающих под углом 45.55 градусов;
низкая производительность очистного забоя, обусловленная отсутствием средств механизации ведения работ под щитом при буро-взрывной выемке;
высокие затраты ручного труда и повышенная опасность на рабочем месте.

Известна щитовая крепь для разработки мощных крутонаклонных пластов, содержащая эластичное перекрытие, связанное с основанием шарнирно и при помощи гидродомкратов, регулирующих угол наклона перекрытия относительно основания [2]
Недостатки такой крепи:
невозможность отрабатывать пласты мощностью более 4,5 м;
зависимость работоспособности крепи (в частности при передвижке) от состояния почвы пласта;
при зависании перекрытия отсутствуют возможности воздействия на него с целью осуществить передвижку.

Наиболее близким к заявляемому способу является техническое решение, выбранное в качестве прототипа, включающее проведение углеспускных печей, разделение пласта на наклонные слои, одновременную отработку слоев столбами по падению под щитовыми перекрытиями, при этом забой слоя у кровли пласта опережает забой слоя у почвы пласта [3]
Недостатками этого способа являются:
повышенный удельный объем проведения углеспускных печей;
повышенные затраты ручного труда, вызванное отсутствием возможности механизировать выемку;
сложность управления щитовым перекрытием при углах залегания пласта 45 55 градусов;
низкая производительность очистного забоя;
повышенные эксплуатационные потери угля из-за необходимости оставлять межслоевой целик.

Известная щитовая крепь, выбранная в качестве прототипа, содержит перекрытие, диагонально ориентированное относительно почвы и кровли пласта и покрытое сверху слоем деревянного бруса, основание, установленное на почву пласта и выполненное из двух частей, одна из которых шарнирно связана с перекрытием, а другая посредством гидродомкратов распора и передвижки [4]
Недостатки крепи:
зависимость передвижки крепи от состояния почвы пласта;
в передвижке крепи участвует только вес обрушенных пород за ним, так как при подтягивании перекрытия вслед за передвинутой уже частью основания распора крепи нет, и основание теряет контакт с почвой пласта;
сложность управления выемочной машиной и крепью во время из работы, так как обслуживающему персоналу не отведено места для наблюдения за работой механизмов и управления ими.

Целью предполагаемого изобретения является повышение эффективности добычи угля из мощных крутонаклонных пластов за счет механизации выемки и снижения удельного объема проведения выработок.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе разработки мощных крутонаклонных угольных пластов, включающем разделение пласта по мощности на два наклонных слоя, проведение углеспускных печей, отработку монтажных камер, монтаж щитового перекрытия и последующую одновременную отработку слоев столбами по падению под щитовыми перекрытиями с опережением забоя в слое у висячего бока, щитовое перекрытие монтируют по падению на почве слоя у висячего бока, призабойные пространства обоих слоев под щитовым перекрытием в створе с углеспускной печью соединяют вертикальными слоем по мере подвигания перекрытия, осуществляют замер мощности слоя у лежачего бока, отработку слоев ведут механизированно и при этом оформляют почву слоя у висячего бока в соответствии с мощностью слоя у лежачего бока пласта. Поставленная цель достигается также тем, что в щитовом перекрытии, содержащем ограждение с покрытием низ деревянного бруса или накатника и основание, снабженное лыжами, верхний край которого связана с ограждением шарнирно и гидродомкратами, нижний край основания жестко связан с другим ограждением, в свою очередь, кинематически связанным с Г-образным перекрытием, ограждения ориентированы по нормали к основанию: на верхнем краю в сторону почвы, на нижнем в сторону кровли пласта, основание покрыто слоями деревянного бруса или накатника, в верхней части основания выполнены люки, а в покрытии - вентиляционные каналы, связывающие люки с окнами в ограждении нижнего края.

Именно заявляемое щитовое перекрытие обеспечивает осуществимость способа, позволяет использовать высокопроизводительные средства механизации выемки угля, за счет этого повысить нагрузку на очистной забой, снизить удельный объем и затраты на проведение углеспускных печей, т.е. повысить эффективность добычи угля. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые способ и щитовое перекрытие связаны между собой единым изобретательским замыслом.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется схемами. На фиг. 1 показана схема подготовки выемочного блока; на фиг. 2 щитовое перекрытие (вид сбоку); на фиг. 3 щитовое перекрытие (вид в плане); на фиг. 4 щитовое перекрытие (разрез по А-А на фиг. 3); на фиг. 5 вариант щитового перекрытия с выработкой камерой (вид сбоку); на фиг. 6 вид по стрелке В на фиг. 4.

Заявляемый способ может быть осуществлен при помощи заявляемого щитового перекрытия следующим образом. В выемочном блоке, подготовленном по щитовой системе разработки, одним из известных способов отрабатывают наклонный монтажный слой у кровли пласта, на его почве по падению монтируют секционное щитовое перекрытие 1, которое делит пласт по мощности на два слоя, призабойное пространство 2 слоя у кровли пласта находится выше линии деления, а призабойное пространство 3 слоя у почвы пласта ниже линии деления. Призабойные пространства 2 и 3 наклонных слоев под щитовым перекрытием 1 соединяют выемкой вертикального слоя 4 в створе с углеспускной печью 5, проведенной у почвы пласта. Верхний край перекрытия 1 шарнирно, с возможностью поворота вокруг оси, параллельной простиранию пласта, связан с ограждением 6, снабженным на противоположном конце фартуками 7. Ограждение 6 связано с перекрытием 1 еще и гидродомкратами подачи 8. Нижний край перекрытия 1 жестко связан с ограждением 9 при помощи укосин 10. Ограждения 6 и 9 ориентированы по нормали к перекрытию 1, но ограждение 6 направлено в сторону почвы, а ограждение 9 в сторону кровли пласта. Укосина 10 кинематически связана с Г-образным перекрытием 11, перемещающимся вдоль ограждения 9 за счет гидродомкратов 12, связывающих Г-образное перекрытие 11 с щитовым перекрытием 1. К донной части крайней секции щитового перекрытия 1 над углеспускной печью 5 прикреплены направляющие 13 типа "ласточкин хвост", в которых установлен стреловидный исполнительный орган 14 избирательного действия, который гидродомкратами 15 может перемещаться в направляющих 13 по восстанию-падению пласта. В верхней части каждой секции щитового перекрытия 1 выполнен люк 16, связанный вентиляционным каналом 17 с призабойным пространством 2 и открывающий доступ в призабойное пространство 3. В нижней части каждой секции щитового перекрытия 1 выполнены окна 18, в которых шарнирно, с возможностью поворота вокруг оси параллельной простиранию пласта, установлены грунтозацепы 19, при помощи гидродомкратов 20 связанные с укосинами 10. В своей нижней части перекрытие 1 снабжено лыжами 21, являющимися также ограничителями хода перекрытия при передвижке. Сверху перекрытие покрывают слоями деревянного бруса или накатника, а выработанное пространство над ним заполняют обрушенными породами.

Возможен и такой вариант, когда над укосинами 10 возводят арочную крепь 22, образующую по простиранию выработку-камеру 23, в которой размещают насосную станцию 24, аппаратуру управления щитовым перекрытием, уложены трапы для прохода людей. В этом случае вентиляционные каналы 17 соединяют люки 16 с выработкой-камерой 23, в которой есть окна 25, открывающие доступ в призабойное пространство 2 слоя у кровли пласта.

Для выемки угля могут быть использованы различные средства механизации, например, два конвейероструга, один из которых подвешивается к донной части верхнего края перекрытия 1 и служит для выемки угля в слое у почвы пласта, другой устанавливается на ограждения 9 и нижнем краю перекрытия 1 и служит для выемки угля в слое у кровли пласта.

Работа по реализации способа заключается в следующем. Сначала включают в работу стреловидный орган: гидродомкратами 15 подают его к забою, вынимают часть вертикального слоя, соединяя под перекрытием призабойное пространства 2 и 3, на величину подачи, тем самым подготавливают перепуск отбитого угля из слоя у кровли пласта в углеспускную печь 5. После отработки вертикального слоя на величину подачи исполнительного органа последний останавливают и гидродомкратами 15 возвращают в исходное положение. Затем осуществляют замер мощности слоя от почвы пласта до перекрытия по нормали к последнему в створе с углеспускной печью. В соответствии с результатами замера мощности слоя у почвы пласта задают уровень оформления почвы слоя у кровли пласта, т.е. устанавливают конвейеростругу в призабойном пространстве 2 ниже или выше уровня лыж 21 на величину разницы между первоначальной мощностью слоя у почвы пласта и величиной замера. Включают оба конвейероструга в работу: осуществляют зарубку конвейростругов у почвы и последующее их движение вверх к кровле. При этом конвейероструг в слое у кровли пласта оформляет почву слоя на заданном уровне для последующей передвижки щитового перекрытия. После выемки в слоях на величину подачи конвейеростругов последние останавливают, сокращая их вылет на величину подачи. Гидродомкратами поднимают грунтозацепы 19, снимают распор с Г-образного перекрытия 11. При потере контакта Г-образного перекрытия с кровлей пласта щитовое перекрытие 1 начнет сползать по падению под действием веса обрушенных пород над ним по почве слоя у кровли пласта. Если этого не произошло, включают гидродомкраты подачи 8. Действие гидродомкратов 8 провоцирует щитовое перекрытие 1 к движению по падению. В конце хода перекрытие 1 лыжами 21 упирается в забой слоя у кровли пласта и останавливается. Включают гидродомкраты 12 распора Г-образного перекрытия 11 и 20 грунтозацепов 19; Г-образное перекрытие 11 распирается в кровлю пласта, а грунтозацепы 19 утапливаются в почву слоя, не позволяя перекрытию 1 сползать по падению пласта даже при потере контакта Г-образного перекрытия с кровлей пласта. Далее цикл работ по выемке повторяется в том же порядке.

Таким образом, опережающая отработка вертикального слоя в створе с углеспускной печью по мере подвигания очистных забоев наклонных слоев позволяет отрабатывать мощный крутонаклонный пласт по щитовой системе разработки всего с одной углеспускной печью, а опережающий замер мощности слоя у почвы пласта позволяет своевременно определить изменение угла падения пласта, чтобы оформлением почвы слоя у кровли пласта обеспечить заданную мощность слоя у его почвы, т.е. провести щит в условиях плавно меняющейся гипсометрии пласта.

Заявляемые способ и щитовое перекрытие позволяют повысить нагрузку на очистной забой за счет применения высокопроизводительных средств механизации, а также достичь социальный эффект, заключающийся в том, что обслуживающий персонал во время работы оборудования находится в специальной выработке-камере, т.е. в более комфортных и безопасных условиях, чем призабойное пространство.

Сущность изобретения: щитовое перекрытие монтируют по падению на почве наклонного слоя у висячего бока пласта. Слой у висячего бока отрабатывают под ограждением, жестко связанным с нижним краем основания перекрытия, слой у лежачего бока отрабатывают под перекрытием и ограждением, шарнирно связанным с верхним краем основания перекрытия. Призабойные пространства наклонных слоев под щитовым перекрытием по мере его подвигания соединяют вертикальным слоем в створе с углеопускной печью и в нем осуществляют замер мощности слоя у лежачего бока пласта. Отработку слоев ведут механизированно и при этом оформляют почву слоя у висячего бока в соответствии с мощностью слоя у лежачего бока пласта. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ разработки мощных крутонаклонных угольных пластов, включающий разделение пласта по мощности на два наклонных слоя, проведение углеспускных печей, отработку монтажных камер, монтаж щитового перекрытия и последующую одновременную отработку слоев столбами по падению под щитовыми перекрытиями с опережением слоя у висячего бока, отличающийся тем, что щитовое перекрытие монтируют по падению на почве слоя у висячего бока, призабойные пространства обоих слоев под щитовым перекрытием соединяют отработкой вертикального слоя по мере подвигания перекрытия в створе с углеспускной печью, проведенной у почвы пласта, осуществляют замер мощности слоя у лежачего бока, отработку слоев ведут механизированно, при этом оформляют почву слоя у висячего бока в соответствии с мощностью слоя у лежащего бока пласта. 2. Щитовое перекрытие для осуществления способа разработки мощных крутонаклонных угольных пластов, содержащее ограждение, выполненное из металлоконструкции с покрытием из деревянного бруса или накатника, основание с лыжами, верхний край которого связан с ограждением шарнирно, и гидродомкратами подачи, отличающееся тем, что нижний край основания жестко связан со вторым ограждением, в свою очередь, кинематически связанным с Г-образным перекрытием, ограждения ориентированы по нормали к основанию, на верхнем краю в сторону почвы, на нижнем в сторону кровли пласта, основание покрыто слоями деревянного бруса или накатника, в верхней части основания выполнены люки, а в покрытии основания вентиляционные каналы, связывающие люки с окнами в ограждении нижнего края. 3. Перекрытие по п. 2, отличающееся тем, что в нижней части основания равномерно по всей длине выполнены окна, в которых установлены грунтозацепы, а между основанием и ограждением нижнего края равномерно по всей длине установлены верхняки арочной крепи из спецпрофиля, связанные между собой растяжками и образующие камеру куполом вверх, камера покрыта деревянным брусом или накатником, при этом люки в верхней части основания связаны вентиляционными каналами с камерой.