СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К ОТРАБОТКЕ ПОЛОГОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА Российский патент 1997 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано для подготовки и отработки угольного пласта мощностью 1-2 м.

Известен способ подготовки и отработки пласта короткой лавой [1] В этом способе создана гибкая связь по креплению между очистным и проходческим забоями путем размещения устройства для бурения шпуров и установки анкеров за механизированной крепью. Но в этом случае анкеры устанавливают на расстоянии 4-6 м от линии очистного забоя, когда смещения кровли уже произошли и она подвергалась многократной нагрузке-разгрузке механизированной крепью и в ней неизбежно появятся вывалы, т.е. установка анкеров не даст желаемого результата.

Известен способ подготовки выемочных полей угольных пластов, включающий проведение главных горизонтальных, главных наклонных выработок и выемочных штреков [2]
Недостатком способа является возникновение повышенной напряженности в окружающих породах.

Задача, решаемая изобретением, способ подготовки и отработки пологих угольных пластов мощностью 1-2 м.

Сущность изобретения заключается в том, что ГГВ и ГНВ проводят длинным очистным забоем, создают над ним зону разгрузки, для этого на очистном комбайне монтируют бурильное устройство, бурят шпуры по линии очистного забоя, в сечениях выработок, в которых отсутствует механизированная крепь, в шпур устанавливают анкеры, на них подвешивают плоский верхняк постоянной крепи, а полное сечение ГГВ и ГНВ формируют подрывкой пород почвы, на расстоянии, определяемом длиной доставки закладки за механизированную крепь, породу укладывают в закладочные полосы между выработками, в них устанавливают стойки постоянной крепи под ранее возведенный верхняк на линии очистного забоя, при этом длину очистного забоя определяют из объема подрывки пород почвы ГГВ:

а при подготовке выемочных участков длину короткой лавы:

На фиг. 1 показана схема проведения ГГВ и ГНВ выемочного поля длинным очистным забоем; на фиг. 2 сечение 1-1 на фиг. 1 разрез вкрест простирания пласта; на фиг. 3 технологическая схема проведения ГГВ выемочного поля длинным очистным забоем; на фиг. 4 сечение 1-1 на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение 2-2 на фиг. 3; на фиг. 6 сечение 3-3 на фиг. 3; на фиг. 7 - технологическая схема проведения ГНВ выемочного поля длинным очистным забоем; на фиг. 8 сечение 1-1 на фиг. 7; на фиг. 9 сечение 2-2 на фиг. 7; на фиг. 10 сечение 3-3 на фиг. 7; на фиг. 11 технологическая схема подготовки выемочных участков короткой лавой; на фиг. 12 сечение 1-1 на фиг. 11; на фиг. 13 сечение 2-2 на фиг. 11; на фиг. 14 сечение 3-3 на фиг. 1; на фиг. 15 график организации работ при проведении короткой лавы; на фиг. 16 - технологическая схема отработки бремсбергового поля; на фиг. 17 - технологическая схема отработки выемочного участка длинной лавой с прямоточным проветриванием; на фиг. 18 сечение 1-1 на фиг. 16.

Подготовку выемочного поля начинают вскрытием пласта квершлагами 1. Из квершлага засекают воздухоподающий 2 и откаточный 3 штреки и два просека 4.

Производят расчет длины лавы для проведения ГГВ по формуле (1), где:
l_ГГВ длина лавы при проведении ГГВ выемочного поля;
V_ф.в. объем подрывки пород почвы одной формируемой выработки;
γ_зп плотность породы закладываемых полос по отношению к плотности пород в целике, равную 0,7;
m₁ уменьшенная мощность пласта за счет смещений кровли в лаве;
a ширина проводимых выработок.

Например, для пласта мощностью 1,5 м, сечении одной выработки 20 см², объем подрывки пород почвы будет 13,25 м², а длина лавы составит:

Между выработками 2, 3 и 4 проводят монтажную камеру "МК". В монтажную камеру устанавливают очистной комплекс с таким расположением механизированной крепи, чтобы в сечениях выработок секций не было.

В очистной комплекс входят: механизированная крепь 5 с закладочным трубопроводом 6, очистной комбайн 7 с устройством 8 для бурения шпуров 9 и установки анкеров 10 и угловой конвейер 11.

Производят выемку полоски угля очистным комбайном с захватом 0,63 1 м. Отбитый уголь по угловому конвейеру, наращиваемому конвейеру 12 по просеку и сбойке 13 отгружают на ленточный конвейер в откаточном штреке.

Затем бурильным устройством с очистного комбайна, или перемещаемым вручную, или подвешиваемым под верхним перекрытием секции, или устанавливаемом на основании секций механизированной крепи по линии очистного забоя по сечению формируемых выработок производят бурение шпуров в кровлю пласта под углом 30-50^o. В шпуре устанавливают анкеры и на них подвешивают верхняки 14 постоянной крепи четырех выработок, с одновременным поджатием верхняков индивидуальными гидравлическими стойками 15. Производят перетяжку кровли в сечениях четырех выработок.

После этого производят передвижку очистного комплекса.

Два проходческих забоя ведут по воздухоподающему и откаточному штрекам, с отставанием от очистного комплекса на расстоянии 10 100 м (длине подачи закладки). Производят уборку индивидуальных гидравлических стоек, подрывку пород почвы проходческим комбайном 16 (буровзрывными работами и породопогрузочной машиной). Отбитая порода поступает в закладочную машину "Титан" 17, а из нее по закладочному трубопроводу в закладочные полосы 18 между четырех выработок. Отставание закладки от очистного комплекса не должно превышать двух передвижек секций механизированной крепи единственное жесткое требование в технологии.

В воздухоподающем и откаточном штреках устанавливают стойки 19 постоянной крепи под ранее возведенный верхняк на линии очистного забоя.

По краям закладочных полос возводят чураковые ограждения 20 с резинотканевым навесом для исключения прососа воздуха.

Выбор чураковых ограждений вызван их податливостью при оседании кровли.

Вентиляцию осуществляют за счет общешахтной депрессии, и это может снять вопрос о длине выемочного поля для газовых шахт.

Доставку крепежного материала с помощью монорельсовой дороги пакетами и контейнерами производят по воздухоподающему штреку до углового конвейера, а затем по нему до сечений трех выработок. На этом цикл работ завершается. В случае отказа оборудования по одному из штреков подвигание очистного забоя не будет сдерживаться, так как имеется закладочный трубопровод. В результате этих операций проводятся ГГВ и два просека, которые погашаются после проведения ГГВ на длину выемочного поля.

После проведения ГГВ в середине выемочного поля производят засечку пяти выработок по восстанию (падению) пласта на длину 30 м двух печей 21 и ГНВ - грузовой бремсберг (уклон) 22, конвейерный бремсберг (уклон) 23 и людской ходок 24. Между этими выработками на простирание пласта проводят монтажную камеру. Длину лавы определяют по формуле (2), которая для мощности пласта 1,5 м составит 66 м.

Технология проведения ГНВ аналогична проведению ГГВ и отличается набором оборудования.

После проведения ГНВ по падению (восстанию) пласта на длину 250-300 м производят нарезку длинных лав короткими лавами. Длину такой лавы определяют из объема подрывки пород почвы конвейерного 25 штрека по формуле (3). Так, при мощности пласта 1,5 м и сечении конвейерного штрека 16 м² объем подрывки пород почвы будет 10 м³, а при значениях 1,3 м, 0,7, 4,5 м длина короткой лавы составит:

На фиг. 11 представлена технологическая схема работ в короткой лаве, где механизированную крепь устанавливают по ширине закладываемой полости. Отбитый очистным комбайном уголь по угловому конвейеру, наращиваемому конвейеру и сбойке 25 выдается на ленточный конвейер 27 конвейерного штрека. Сбойки оставляются в закладочной полосе через 30 м для осуществления прямоточного проветривания при отработке длинных лав.

На фиг. 14 представлен график организации работ в короткой лаве. Как видно из графика, за одну смену можно произвести три цикла подвигания, что при трехсменной работе даст 5,67-9 м/сут.

На фиг. 16 18 представлены схемы развития горных работ в выемочном поле и выемочных участках, где прямоточное проветривание длинной лавы осуществляют по просеку, сбойке в закладочной полосе и бывшему конвейерному штреку предыдущей лавы. Для охраны конвейерного штрека работающей лавы и поддержания его в выработанном пространстве по берме штрека устанавливают пневмобаллоны 28. Совместная несущая способность закладочной полосы, плоского перекрытия конвейерного штрека и пневмобаллонов позволяет сохранить этот штрек в выработанном пространстве для прямоточного проветривания длинных лав.

Преимущества предлагаемого способа:
возведение верхняка постоянной крепи совместно с анкерами на линии очистного забоя позволяет улучшить состояние формируемых проходческих забоев, уменьшить смещения кровли;
за счет разделения в пространстве и совмещения во времени операций цикла должна увеличиться скорость подготовки выемочного поля;
проведение и охрана ГГВ и ГНВ выемочного поля в зоне разгрузки;
полнота выемки угла по пласту в шахте;
проветривание за счет общешахтной депрессии;
снижение энергоразрушения в проходческих забоях за счет двух плоскостей обнаружения;
использование серийного оборудования.

Привязка устройства для бурения шпуров и установки анкеров на современные очистные комбайны может представить неразрешимую задачу по реализации предлагаемого способа из-за конструктивных зазоров между механизированной крепью, угловым конвейером. Поэтому предлагается спроектировать и изготовить коротко-забойный очистной комбайн совместно с бурильным устройством. При разработке конструкции такого комбайна на него надо смотреть не как на средство по обеспечению высокой нагрузки на лаву, а как на средство по подготовке пласта. Именно зачистка углов лавы, сопряжение с угловым конвейером и главное бурение шпуров и установка анкеров по линии очистного забоя должны определить конструкцию такого комбайна.

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при разработке пологих угольных пластов мощностью 1-2 м. Сущность способа: отработкой пласта на участках проведения подготовительных выработок создают зону разгрузки, бурят шпуры в кровлю пласта по линии очистного забоя между группами секций механизированной крепи с установкой анкеров и верхняков постоянной крепи. Полное сечение выработок формируют подрывкой пород почвы с формированием закладочных полос между верхняками с установкой под ними стоек постоянной крепи. При этом длину лав рассчитывают из объема подрывки пород почвы для каждого вида выработок. 3 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Способ подготовки к отработке пологого угольного пласта, включающий проведение главных горизонтальных, главных наклонных выработок и выемочных штреков, отличающийся тем, что при подготовке пластов мощностью 1 2 м, на участках проведения выработок, отработкой пласта лавой, создают зону разгрузки, бурят шпуры в кровлю пласта по линии очистного забоя между группами секций механизированной крепи, устанавливают анкера и верхняки постоянной крепи с одновременным поджатием их индивидуальными гидростойками, а полное сечение главных горизонтальных, главных наклонных выработок и выемочных штреков формируют подрывкой пород почвы на расстоянии, определяемом длиной доставки закладки за механизированную крепь, породу укладывают в закладочные полосы между верхняками с установкой под ними стоек постоянной крепи. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на участках проведения главных горизонтальных и главных наклонных выработок пласт отрабатывают длинной лавой, а на участках проведения выемочных штреков короткой лавой, при этом длину лав определяют из объема подрывки пород почвы по формулам



где l_{г. г. в} длина лавы на участке проведения главных горизонтальных выработок;
V_ф . в объем подрывки пород почвы одной формируемой выработки;
γ_з.п- плотность породы закладочных полос;
m₁ уменьшенная мощность пласта за счет смещений кровли в лаве;
a ширина формируемой выработки или штрека;
l_{г. н. в} длина лавы на участке проведения главных наклонных выработок;
l_в. ш длина лавы на участках проведения выемочных штреков;
V_в. ш объем подрывки пород почвы конвейерного штрека.