СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНОГО КРУТОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ СЛОЯМИ Российский патент 1998 года по МПК E21C41/18 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу и предназначено для разработки мощных крутых угольных пластов горизонтальными слоями в восходящем порядке с закладкой выработанного пространства.

Известен способ разработки мощных крутых пластов, включающий отработку горизонтальных слоев проходческим комбайном с исполнительным органом избирательного действия и гидрозакладку выработанного пространства слоя [1].

Однако этот способ может быть применен для разработки очень мощных пластов, т.к. предполагает выемку слоя двумя полосами, и является не очень эффективным, т. к. предусматривает создание и поддержание в каждом слое смежной выработки, а это повышает трудоемкость ведения работ и требует повышенного расхода материалов.

Известен также способ разработки мощных крутых угольных пластов, включающий выемку горизонтального слоя проходческим комбайном с исполнительным органом избирательного действия, бурение скважин по восстанию в средней части пласта и самотечный транспорт отбитого угля по углеспускным скважинам [2].

Недостатками этого способа являются:
- необходимость деления слоя на две полосы;
- использование дорогостоящей твердеющей закладки.

Эти недостатки резко снижают эффективность разработки мощных крутых угольных пластов этим способом.

Известен комбайновый способ проведения подготовительных выработок, включающий отбойку горной массы комбайном, крепление выработки, обменно-транспортные операции, доставку материалов, устройство водоотводной канавки и вспомогательные операции [3].

Недостатком данного способа является его непригодность для осуществления предлагаемого способа разработки.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности разработки мощных крутых угольных пластов за счет использования более дешевой гидрозакладки и совмещения во времени некоторых операций технологического цикла.

Технический результат достигается тем, что в известном способе проведения слоевой выработки комбайном по мере подвигания последнего в верхней части выработки бурят неглубокие скважины в боковые породы попарно, одна в кровлю, другая - в почву пласта, ориентируя их по горизонтальной оси, перпендикуляной оси проводимой выработки, в каждую скважину вставляют одним концом балку, другой конец которой скрепляют с одноименным концом балки, вставленной в противоположную скважину, под скрепленные концы балок устанавливают опору.

Технический результат достигается также тем, что в известном способе разработки мощного крутого угольного пласта слои отрабатывают в восходящем порядке, потолочине слоя придают форму арочного свода, первый слой отрабатывают в нижней части выемочного поля по границе с конвейерным штреком, в его выработанном пространстве у почвы пласта сооружают дрену, а в промежутках между скважинами - углеспуски, скважины обсаживают участками труб, длина которых равна наклонной высоте слоя, по ним осуществляют проветривание слоя во время выемки угля и подачу гидрозакладки после выемки слоя, по мере выемки слоя участки труб скважин демонтируют и ими наращивают углеспуски, поддержание выработанного пространства слоя осуществляют анкерами с большим сопротивлением на растяжение и малым на срез, а транспорт отбитого угля до углеспусков осуществляют по телескопическим желобам.

Именно заявляемый способ проведения слоевой выработки обеспечивает осуществимость заявляемого способа разработки, позволяет использовать крепь подготовительной выработки в качестве опоры при выемке первого слоя угля, за счет этого резко снизить потери полезного ископаемого в целиках, а следовательно, и вероятность самовозгорания угля. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые способ разработки мощного крутого угольного пласта и способ проведения слоевой выработки связаны единым изобретательским замыслом.

На фиг. 1 показана схема вскрытия и подготовки выемочного поля; на фиг. 2 - разрез выемочного поля вкрест простирания пласта; на фиг. 3 - схема отработки первого слоя; на фиг. 4 - схема сооружения подмостей; на фиг. 5 - схема подрубки боковых пород; на фиг. 6 - положение комбайна на подмостях перед разворотом; на фиг. 7 - положение в слое перед подачей гидрозакладки; на фиг. 8 - схема отработки слоя с оставлением целика; на фиг. 9 - схема разработки (текущее положение); на фиг. 10 - поперечное сечение конвейерного штрека.

Способ может быть реализован следующим образом. Мощный крутой пласт угля вскрывают вентиляционным 1 и транспортным 2 квершлагами. Выемочное поле подготавливают проведением вентиляционного 3 и конвейерного 4 штреков, которые сбивают двумя скатами 5 и 6, деля таким образом выемочное поле на три зоны: зону 7 - выемки и две монтажно-маневровые зоны 8 и 9. С конвейерного штрека 4 на всю высоту выемочного поля на равном расстоянии друг от друга в средней части пласта бурят скважины 10, которые обсаживают участками труб 11, длина которых принимается равной наклонной высоте горизонтального слоя.

Первый слой вынимают, например, проходческим комбайном 12 типа 4ПУ, в нижней части выемочного поля, непосредственно примыкающей к конвейерному штреку 4. По мере выемки слоя в промежутках между скважинами 10 сооружают углеспуски 13. Отбитый уголь по телескопическим желобам 14 и углеспускам 13 поступает на конвейерный штрек 4 и конвейером 15 транспортируется за пределы выемочного поля. Потолочине слоя придают форму арочного свода для большей полноты заполнения выработанного пространства гидрозакладкой. Поддержание выработанного пространства осуществляют анкерным креплением 16 потолочины равномерно по всей длине слоя. При этом используется анкер с большим сопротивлением на растяжение и малым - на срез, например, полимерный.

По окончании выемки первого слоя в зоне выемки 7 его выработанное пространство готовят к заполнению закладочным материалом. Для этого часть пространства, прилегающую к почве пласта и конвейерному штреку, заполняют фильтрующим материалом, задерживающим закладочный материал, но хорошо пропускающим воду, сооружая тем самым дрену 17. Почву слоя изолируют от конвейерного штрека 4 герметичным материалом 18, например, отрезками отслужившего вентиляционного рукава. Ко всем углеспускам 13 присоединяют по одному участку труб 11, демонтированным из скважин 10. Выемочную зону изолируют перемычками (не показано) в районе скатов 5 и 6, после чего подают закладочный материал по скважинам 10. При этом через дрену 17 вода уходит на штрек 4 и далее по водоотводной канавке в зумпф, а твердая фракция закладки остается в выработанном пространстве слоя, заполняя его на всю мощность.

В это же время в монтажно-маневровой зоне 9 ведут работы по развороту комбайна 12 и переводу его на следующий (второй) слой. При этом вынимают первый слой как описано выше, но, дойдя до границы выемочного поля, комбайн 12 задним ходом сдают назад к скату 6, перед ним монтируют подмости. Для этого в кровлю и почву пласта на уровне потолочины бурят неглубокие скважины 19 и вставляют в них одним концом балки 20, противоположные концы которых скрепляют болтовыми соединениями. Под балки устанавливают жесткие металлические опоры 21. Затем сооружают заезд 22, по которому комбайн 12 прямым ходом забирается на подмости, разрушая при этом верхнюю пачку угля и формируя выработанное пространство следующего слоя. Передвигая комбайн 12 по подмостям вперед - назад, на подмостях сооружают настил 23. После заезда комбайна 12 на настил 23 его исполнительным органом разрушают боковые породы по обе стороны от его корпуса при необходимом продвижении вперед, формируя пространство для разворота. Затем разворачивают комбайн 12 на 180^o и отключают от системы электроснабжения. После возведения необходимых перемычек и демонтажа заезда 22 в зону 9 подают гидрозакладку, заполняя пространство зоны 9 до уровня настила 23.

После схода воды и отхода комбайна с подмостей извлекают балки 20 и опоры 21 для повторного использования.

Следующий слой вынимают аналогично описанному, но теперь комбайн дополнительно разрушает полимерные анкера 16, установленные при отработке предыдущего слоя. При этом проветривание слоя осуществляют подачей свежей воздушной струи от ската 5 или 6 - выработанное пространство слоя - скважины 10 - вентиляционный штрек 3.

После отработки второго слоя в зоне 7 комбайн 12 переходи в зону 8, в которой первый слой еще не отработан. Здесь работа по выемке организуется следующим образом. Со штрека 4 в промежутках между скважинами 10 бурят скважины 24 на высоту немногим больше наклонной высоты первого слоя, ориентируя их по линии восстания, обсаживают их участками труб 11 и сооружают углеспуски 13. По мере подвигания комбайна участки скважин 10, оказавшиеся ниже второго слоя, заполняют фильтрующим материалом, сооружая дрены 25, и оставляют целик 26.

За счет использования более дешевой закладки резко снижается себестоимость добычи угля из мощного крутого пласта; за счет использования углеспусков и желобов снижаются затраты на монжат-демонтаж транспортного средства в пределах слоя.

Проведение слоевого штрека может быть осуществлено следующим образом. По мере подвигания комбайна осуществляют бурение неглубоких скважин 27 попарно в кровлю и почву пласта в верхней части выработки, ориентируя их по горизонтальной оси, перпендикулярной оси проводимой выработки. В каждую скважину вставляют одним концом балку 28, например, из двутавра, другой конец которой скрепляют с одноименным концом балки, вставленной в скважину напротив, например, при помощи накладок 29 и болтовых соединений. Под каждую пару скрепленных балок устанавливают металлическую опору 30. Соседние пары балок, при необходимости, связывают растяжками. Кровлю выработки перетягивают деревянной затяжкой 31.

Предполагается, что описанная крепь будет значительно более устойчивой и обладать значительно большей несущей способностью. За счет использования более жесткого металлопроката в качестве балок, более частой их установки и перетяжки кровли выработки деревянной затяжкой возможна отработка первого слоя описанного способа разработки без оставления целика над слоевым штреком.

Таким образом, использование способа разработки и способа проведения слоевой выработки позволит снизить затраты на добычу угля из мощного крутого угольного пласта, т.е. повысить эффективность производства.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Авторское свидетельство СССР N 981608, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР N 920214, 1982.

3. Гелескул М. Н. , Усан-Подгорнов Б.М., Кушнарев А.А. Справочник проходчика. - М.: Недра, 1979, с. 195.

Способ предназначен для использования в горном деле при добыче угля и других полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Выемочное поле отрабатывают горизонтальными слоями в восходящем порядке. При этом слой отрабатывают в нижней части выемочного поля по границе с конвейерным штреком. Слои вынимают проходческим комбайном с исполнительным органом избирательного действия, потолочине слоя придают форму арочного свода. В средней части пласта равномерно по длине выемочного поля бурят скважины и обсаживают их участками труб. По этим скважинам осуществляют проветривание слоя во время его выемки и подачу гидрозакладки после выемки. Транспорт отбитого угля осуществляют по телескопическим желобам и углеспускам, сооруженным в промежутках между скважинами. Технический результат - повышение эффективности разработки мощных крутых угольных пластов. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ разработки мощного крутого угольного пласта горизонтальными слоями, включающий вскрытие пласта вентиляционными и транспортными квершлагами, подготовку выемочного поля проведением вентиляционного и конвейерного штреков и сбойкой их скатами, бурение скважин в средней части пласта на равном расстоянии друг от друга по всей длине выемочного поля, механизированную выемку угля в слое, транспорт отбитого угля до углеспусков и самотечный транспорт по ним, поддержание выработанного пространства слоя и его последующую закладку, отличающийся тем, что слои отрабатывают в восходящем порядке, потолочине слоя придают форму арочного свода, первый слой отрабатывают в нижней части выемочного поля, в его выработанном пространстве у почвы пласта устраивают дрены, а в промежутках между скважинами - углеспуски, скважины обсаживают участками труб, длина которых равна наклонной высоте слоя, по ним осуществляют проветривание слоя во время выемки угля и подачу гидрозакладки после выемки слоя, по мере выемки слоя участки труб скважин демонтируют и ими наращивают углеспуски, поддержание выработанного пространства слоя осуществляют анкерами с большим сопротивлением на растяжение и малым на срез, а транспорт отбитого угля до углеспусков осуществляют по телескопическим желобам. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что между первым слоем и конвейерным штреком оставляют целик, высота которого равна мощности слоя, скважины в целике заполняют фильтрующим материалом, образуя дрены, углеспуски устраивают в скважинах, пробуренных в целике по восстанию пласта в промежутках между дренами. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при проведении вентиляционного и конвейерного штреков в верхней части выработки бурят неглубокие скважины в боковые породы попарно, одна - в кровлю, другая - в почву пласта, ориентируя их горизонтально, перпендикулярно оси проводимой выработки, в каждую скважину вставляют одним концом балку, другой конец которой скрепляют с одноименным концом балки, вставленной в противоположную скважину, и устанавливают вертикальную опору в средней части выработки в створе с каждой парой скважин, кровлю выработки перетягивают деревянной затяжкой.