СПОСОБ РАЗРАБОТКИ СВИТЫ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В ПРИКОНТУРНЫХ ЗОНАХ КАРЬЕРА Российский патент 1998 года по МПК E21C41/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при доработке угольных месторождений, отрабатываемых или отработанных открытыми работами.

Известен комбинированный способ разработки свиты угольных пластов, который включает открытую и подземную технологию выемки угля, при этом подземную разработку угольных пластов или их участков, выходящих за контуры карьерного поля, начинают после вскрытия их выходов под насосы или откаточных горизонтов равее отработанных подэтажей породными уступами на вскрышных работах, используя рабочие площадки уступов в качестве вентиляционных горизонтов и вскрывая откаточные (конвейерные) горизонты подземных работ либо с более глубоких уступов карьера, либо путем проведения наклонной выработки по пласту, отрабатываемому подземным способом [1].

Известен также способ разработки полезных ископаемых в приконтурных зонах карьера, включающий проведение из карьера магистральных и выемочных выработок и добычу полезного ископаемого [2, 3].

Известные способы разработки предназначены для совместной открытой и подземной отработки угольных пластов, входящих в карьерное поле. Нами поставлена задача доработки участков угольных пластов на отработанных участках карьеров или выходящих за зону открытых работ.

При этом одним из непременных условий является сохранение земной поверхности на отрабатываемых (или планируемых к отработке) участках угольных пластов и месторождений, так как это пахотные земли или сельскохозяйственные угодья, находящиеся во владениях совхозов, колхозов, фермеров и т.п. и для добычи полезных ископаемых, могут быть отданы временно с непременным условием восстановления их плодородия. С этой точки зрения ни одно из трех вышеуказанных изобретений не может быть использовано без существенных доработок как в отношении сохранения поверхности земли, пригодной для ведения сельскохозяйственных работ, так и в отношении предотвращения эндогенных пожаров на отработанных горных отводах.

Целью изобретения является создание такой технологии разработки (доработки) участков угольных пластов, расположенных в приконтурных зонах угольных карьеров, которая использовала бы их выгодное расположение (выходы пластов на уступы разрезов, использование общекарьерного транспорта и подъездных путей и других коммуникаций карьера) и обеспечивала бы сохранность земной поверхности для полезной деятельности человека и обеспечивала бы противопожарную безопасность недр на отработанных участках.

Поставленная цель достигается тем, что при отработке свиты угольных пластов в приконтурных зонах карьера, включающей проведение из карьера магистральных выработок, проведение выемочных выработок и выемку угля в выемочных блоках, из магистральных выработок по каждому пласту параллельно борту карьера проводят вентиляционную выработку, из которой проходят выемочные блоки выработки, при этом между вентиляционной выработкой и бортом карьера оставляют угольный целик, обеспечивающий качественную воздухонепроницаемую изоляцию выемочного участка, а выемочные блоки отрабатывают с оставлением угольных целиков для поддержания кровли пласта и сохранения поверхности земли с закладкой выработанного пространства между угольными целиками.

Достижение поставленной цели способствует также и то, что выемочные блоки отрабатывают полосами по простиранию или падению пласта с оставлением угольных целиков между ними самоходными угольными комбайнами по круговой или спиральной схемам, при этом параллельно оконтуривающим выемочные блоки выработкам проводят дополнительные выработки, на которых ведут засечку и отработку выемочных полос при круговой схеме движения комбайнов, причем выемочные полосы по мере выемки в них угля периодически соединяют обойками с ранее пройденными с ними смежными полосами для обеспечения проветривания забоя полосы за счет общеучастковой депрессии и снижения потерь угля в межполосных целиках; повышение эффективности участков угольных пластов, расположенных в приконтурных зонах карьеров, достигается также за счет того, что выемочные блоки начинают отрабатывать с нижней геодезической отметки пласта, которые по мере выемки угля заполняют глинисто-песчаной смесью или другими закладочными материалами и смесями.

Проведенные патентные исследования показывают, что ни в патентной, ни в научно-технической литературе не имеется сведений о технологии отработки угольных пластов в приконтурных зонах угольных разрезов, которая характеризовалась бы той же совокупностью существенных признаков, что и заявляемая для охраны патентом на изобретение технология разработки угольных пластов, то есть она соответствует критерию патентоспособности по новизне.

Сопоставительный анализ предлагаемой технологии с известными аналогами показывает, что она имеет преимущества, направленные на достижение поставленной цели, то есть обеспечивает сохранность поверхности земли для пашен и других сельскохозяйственных угодий. Эти преимущества являются следствием отличительных особенностей предлагаемой технологии, которые явным образом не вытекают из уровня техники, поэтому можно утверждать, что она (технология) отвечает критерию патентоспособности - "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема отработки участка угольного пласта, расположенного в приконтурной зоне угольного карьера (фиг. 1) и схемы отработки выемочных блоков (фиг. 2 и фиг. 3).

Технология отработки участка угольного пласта или свиты пластов, примыкающих к карьерному полю или относящихся к нему, но в силу каких-то причин не может быть отработан открытым способом, базируется на подземном способе ведения добычи угля с проведением необходимых для этого горных выработок, в том числе из карьера.

Участок угольного пласта, расположенный в приконтурной зоне карьера, вскрывается магистральной выработкой 1 (или двумя выработками в зависимости от размеров участка), проводимой, как правило, по нормали к борту 2 карьера. Из магистральной выработки 1 параллельно борту 2 карьера в обе стороны по пласту проводится вентиляционная выработка 3 с оставлением угольного целика шириной до 5 м в борту 2 карьера для обеспечения надежной герметизации выемочного участка и обеспечения безопасности поддержания борта карьера. Из вентиляционной выработки 3 и магистральной 1 проводятся выемочные выработки 4, 5, 6, 7, оконтуривающие выемочные блоки 8, 9, 10, 11.

В зависимости от горнотехнической обстановки и технико-экономической конъюнктуры выемочный участок может быть вытянут вдоль борта карьера или в глубину горного массива. На фиг. 1 показан участок пласта, разделенный на четыре выемочных блока 8 - 11. На примере этого участка рассмотрим суть предлагаемой технологии.

Отработка выемочных блоков производится либо с оставлением угольных целиков и закладкой выработанного пространства для поддержания кровли пласта и сохранения поверхности земли, либо с обрушением кровли пласта и рекультивацией поверхности земли вслед за выемкой угля.

Выемка угля начинается, как правило, с блоков, имеющих наиболее низкие геодезические отметки. В нашем случае это блоки 11 и 10. Выемочные блоки отрабатываются полосами 12, располагаемыми по простиранию или падению пласта с оставлением между полосами угольных целиков самоходными угольными комбайнами по круговой или спиральной схемам. При выемке полос 12 по круговой схеме в выемочных блоках параллельно выработкам 4 и 5, оконтуривающим блоки, проводятся дополнительные выработки 13 и 14, по которым производится перегон угольных комбайнов и производится засечка новых выемочных полос. Так, при доработке полосы 15 в блоке 10 (полоса отрабатывается справа налево) угольный комбайн по дополнительной выработке 13 опускается до места засечки полосы 16 и по заданному азимуту начинает отработку этой полосы, двигаясь слева направо. При этом для использования общеучастковой депрессии для проветривания забоя в полосе 16 через 3 - 5 м комбайнам проходятся сбойки 17 для соединения проводимой полосы с ранее пройденной полосой 12. При отработке полосы 16 комбайн по выработке 14 перегоняется к месту засечки полосы 18 и начинает ее отработку и т. д. После окончания работ по выемке угля в блоке устанавливаются необходимые перемычки и выработанное пространство между оставленными угольными целиками заполняется песчано-глинистой смесью или другими закладочными материалами по известным технологиям. При этом блок может отрабатываться сначала полосами 19, располагаемыми по падению пласта (при пологом залегании), а затем в перпендикулярном направлении - по простиранию пласта полосами 20. По мере выемки полос 20 нижняя отработанная часть блока заполняется закладочными материалами.

При спиральной схеме отработки выемочных блоков технология работ аналогична предыдущей: выемочные полосы отрабатываются комбайнами при движении его с одного фланга блока на другой с разворотом на каждом фланге на 180^o. Межполосные угольные целики также прорезаются сбойками для обеспечения проветривания полос за счет участковой депрессии и для сокращения размера оставляемых угольных целиков.

Применение данной технологии позволит открыть новые участки шахт Кузбасса в районах действующих угольных карьеров и на затухающих карьерных полях.

Способ разработки свиты угольных пластов в приконтурной зоне карьера включает проведение из карьера магистральных выработок, проведение выемочных выработок и выемку угля в выемочных блоках. При этом из магистральных выработок по каждому пласту параллельно борту карьера проводят вентиляционную выработку, из которой проходят выемочные выработки и нарезают выемочные блоки, оставляя между вентиляционной выработкой и бортом карьера угольный целик, обеспечивающий изоляцию выемочного участка; выемочные блоки отрабатывают с оставлением угольных целиков для поддержания кровли пласта и с закладкой выработанного пространства. Выемочные блоки отрабатываются полосами по простиранию или падению пласта с оставлением между ними угольных целиков с применением самоходных угольных комбайнов по круговой или спиральной схемам, при этом выемочные полосы по мере выемки в них угля периодически соединяют сбойками с ранее вынутыми полосами, чтобы обеспечить проветривание забоев за счет общешахтной депрессии. При отработке выемочных блоков по круговой схеме параллельно выработкам, оконтуривающим выемочные блоки, проводят дополнительные выработки, из которых ведут засечку и отработку выемочных полос. Выемочные блоки начищают отрабатывать с нижней геодезической отметки выемочного участка с закладкой выработанного пространства. Изобретение позволит обеспечить сохранность земной поверхности для полезной деятельности человека и обеспечить противопожарную безопасность недр на отработанных участках .4 з. п.ф-лы, 3 ил.

1. Способ разработки свиты угольных пластов в приконтурной зоне карьера, включающий проведение из карьера магистральных выработок, проведение выемочных выработок и выемку угля в выемочных блоках, отличающийся тем, что из магистральных выработок по каждому пласту параллельно борту карьера проводят вентиляционную выработку, из которой проходят выемочные выработки и нарезают выемочные блоки, при этом между вентиляционной выработкой и бортом карьера оставляют угольный целик, обеспечивающий качественную изоляцию выемочного участка, а выемочные блоки отрабатывают с оставлением угольных целиков для поддержания кровли пласта и с закладкой выработанного пространства для сохранения поверхности земли. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выемочные блоки отрабатывают полосами по простиранию или падению пласта с оставлением угольных целиков между ними самоходными угольными комбайнами по круговой или спиральной схемам. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что выемочные полосы по мере выемки в них угля периодически соединяют сбойками с ранее пройденными (вынутыми) полосами для обеспечения проветривания забоя полосы за счет общеучастковой депрессии. 4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что при отработке полос в выемочных блоках по круговой схеме параллельно оконтуривающим выемочные блоки выработкам проводят дополнительные выработки, из которых ведут засечку и отработку выемочных полос. 5. Способ по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что выемочные блоки начинают отрабатывать с нижней геодезической отметки пласта, которые по мере выемки угля заполняют глинисто-песчатой смесью или другими закладочными материалами.