СПОСОБ ОТРАБОТКИ КРУТЫХ ПЛАСТОВ Российский патент 1998 года по МПК E21C41/16 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке мощных крутых пластов.

Известен способ разработки мощных крутых пластов (авт. св. СССР N 1745936, E 21 C 41/18, 1992), включающий проведение подготовительных выработок, выемку пластов с формированием камер и с магазинированием в них отбитого угля, формирование межгоризонтальных и межкамерных целиков и выпуск угля с последующей закладкой камер, при этом на отработанном горизонте устанавливают распределение модуля деформации по высоте и ширине межгоризонтального целика и определяют его фактическую устойчивость. Затем сопоставляют расчетную нагрузку на межгоризонтальный целик с фактической его устойчивостью и определяют устойчивую высоту межгоризонтного целика, а межкамерные целики формируют переменной шириной по падению пласта и межгоризонтный целик дополнительно укрепляют тросами, а после закладки выработанного пространства камеры отрабатывают межгоризонтный целик.

Недостатками этого способа являются: низкая эффективность выемки угля из-за большой трудоемкости и высоких затрат при подготовке пласта путем проведения горизонтального слоя на всю мощность пласта и укрепления тросами межгоризонтного целика, возведения костров и формирования вентиляционного штрека над закладочным массивом; низкая безопасность ведения работ из-за забучивания углеспускных печей (отверстий) углем с донным выпуском и необходимости формирования вентиляционного штрека над закладочным массивом; большие эксплуатационные потери угля за счет оставления межкамерных целиков.

Наиболее близким к предлагаемому является способ отработки крутых пластов( авт. св. СССР N 1167331, E 21 C 41/06, 1985 ), включающий подготовку подэтажей проведением верхних и нижних подэтажных штреков с формированием охранных целиков, бурение скважин в подэтаже, послойную отбойку руды на подконсольное пространство (охранный целик), опережающую отбойку руды из буровых выработок на верхних подэтажах, торцевой выпуск руды из подконсольного пространства (охранного целика) в доставочную выработку нижнего подэтажа через воронку, ограниченную с одной стороны обрушенными породами под углом естественного откоса, а с другой стороны - рудным целиком, и обрушение потолочины. При этом над доставочной выработкой формируют целик, после отбойки и выпуска руды из подконсольного пространства обрушение рудной потолочины (целика) осуществляют поочередно с погашением целика над доставочной выработкой, причем отбойку рудной потолочины (целика) производят с отставанием на величину 1, а слоевую отбойку руды в потолочине и целика производят слоями одинаковой толщины, равной ширине t воронки выпуска. Выпуск руды после отбойки каждого слоя в потолочине и целике ведут до образования открытой воронки, при этом потолочину обрушают слоями, объем которых меньше или равен объему открытой воронки.

Основными недостатками этого способа являются низкая безопасность ведения горных работ и низкая эффективность выемки угля из-за необходимости присутствия рабочих в подконсольном пространстве для бурения скважин со стороны обрушенных пород в потолочине. Эта операция трудоемка и небезопасна, так как после выпуска руды, отбитый на верхних подэтажах, необходимо осуществлять поочередное погашение (разрушение) слоя потолочины и целика над доставочной выработкой. Все эти операции по разрушению угля не совмещены во времени и в пространстве, что увеличивает трудоемкость и усложняет ведение и контроль работ в организационном плане, а также приводит к снижению эффективности выемки угля и повышению затрат. Кроме того, при этом способе необходимо по существу формировать два целика: над доставочным штреком и над подконсольным пространством, что также приводит к повышению затрат. Не обеспечивается полное заполнение подконсольного пространства обрушенными породами, что может привести к образованию куполов в кровле рудного тела (пласта). Не исключено забучивание рудой и породой воронки выпуска, что повышает трудоемкость работы по выпуску руды.

Задача изобретения - повышение безопасности ведения горных работ и эффективность выемки угля путем обеспечения устойчивости и эффективности управления вмещающими породами пласта при выпуске разрушенного угля из блока под налегающими обрушенными породами и путем одновременной взрывной отбойки угля по всей высоте блока подэтажа на охранный целик с его погашением на конвейер по всей длине блока, то есть с мягкой принудительной посадкой разрушенного угля на конвейер.

Поставленная задача решается тем, что в способе отработки крутых пластов (рудных тел), включающем подготовку подэтажей проведением верхних и нижних подэтажных штреков с формированием охранных целиков, бурение скважин в подэтаже, взрывную отбойку угля на охранный целик с последующим погашением охранного целика и выпуском угля; при подготовке подэтажей соответственно нижние и верхние подэтажные штреки соединяют углеспускными промежуточными печами, а охранный целик формируют над нижними подэтажными штреками проведением компенсационного штрека, из которого бурят скважины до верхних подэтажных штреков с последующей одновременной взрывной отбойкой угля в блоке на охранный целик, а погашение охранного целика производят буровзрывной отбойкой угля одновременно по всей длине блока на уставленный на длину вынимаемого блока на нижнем подэтажном штреке конвейер, с помощью которого осуществляют транспортировку угля к углеспускным промежуточным печам.

Таким образом, подготовка выемочного поля проведением основного и параллельного штреков позволяет обеспечить устойчивое управление вмещающимися породами пласта при выпуске разрушенного угля под налегающими обрушенными породами, что повышает безопасность ведения горных работ, а одновременная взрывная отбойка угля по всей высоте блока подэтажа на охранный целик с одновременным его погашением (разрушением) на конвейер по всей длине блока буровзрывной отбойкой, то есть с мягкой принудительной посадкой разрушенного угля в блоке подэтажа под действием обрушенных пород верхнего подэтажа на конвейер или вибропитатель, который обеспечивает выпуск отбитого угля дозированным или поточным способом, повышает эффективность выемки угля.

На фиг. 1 показана технологическая схема подготовки и выемки крутого пласта; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема очистного забоя с разрушением угольного массива до верхней границы подэтажа на погашаемый компенсационный штрек в пределах вынимаемого блока; на фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез по В-В на фиг. 3; на фиг. 6 - схема очистного забоя с погашением охранного целика между нижним подэтажным и компенсационным штреками с мягкой принудительной посадкой разрушенного угля в блоке на конвейер или вибропитатель, на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 6.

Выемочное поле длиной 150 - 300 м вскрывают двумя промквершлагами 1 и 2 соответственно на вентиляционном и откаточном горизонтах. Подготовку выемочного поля осуществляют проведением основного 3 и параллельного (подэтажного) 4 треков на откаточном горизонте на всю длину выемочного поля, ската 5 и углепускной печи 6 в 5 - 10 м от промквершлагов 1 и 2. До начала очистных работ этаж высотой 100 м делят на 3 - 6 подэтажей 7, высота которых зависит от угла падения и мощности пласта, размеров воронки выпуска угля и от высоты эллипсоидов выпуска разрушенного угля. Подготовку подэтажей 7 осуществляют проведением верхних 8 и нижних 9 подэтажных штреков, при этом один из нижних подэтажных штреков 9 является конвейерным (доставочным) штреков, при этом один из нижних подэтажных штреков 9 является конвейерным (доставочным) штреком 10, который при отработке следующего нижнего подэтажа становится вентиляционным штреком, служащим для вентилятора очистных выработок. При подготовке подэтажей 7 соответственно нижние 9 и верхние 8 подэтажные штреки соединяют углеспускными промежуточными печами 11 через каждые 10 - 12 м, то есть через расстояние, равное длине специального конвейера или вибропитателя 12, устанавливаемого на нижнем подэтажном штреке 9. Над нижним подэтажным штреком 9 формируют охранный целик 13 проведением компенсационного штрека 14, из которого бурят скважины 15 до верхних подэтажных штреков 8. Штрек 14 проводят с целью получения свободного пространства, создаваемого в подготовленной к одновременному обрушению части (блока) подэтажа 7 для компенсации увеличения объема угля при его разрыхлении (разрушении).

Подготовка первого подэтажа возможна также проведением одного верхнего подэтажного (вентиляционного) штрека, двух нижних штреков 9 и 10 (подэтажного и достаточного) и одного-двух компенсационных штреков. Для подготовки следующих подэтажей 7 проводят два подэтажных и компенсационный штреки, так как нижний подэтажный штрек 10 (конвейерный) отработанного верхнего подэтажа используется в нижележащем подэтаже в качестве вентиляционного.

Проведение штреков осуществляют комбайнами типа 4ПУ, ГПКС или ПКГ, при этом спуск комбайна в нижележащий штрек производят по скату 5.

Отработку подэтажей 7 в пласте производят по простиранию при блоковом обрушении массовым взрывом, при котором осуществляют процесс одновременного или последовательного (с определенным интервалом времени) взрывания большого количества зарядов ВВ в угольном пласте.

Отбойку угля осуществляют с помощью ВВ в два приема. Сначала бурят скважины 15 из компенсационного штрека 14 до верхнего подэтажного штрека 8 (верхней границы подэтажа) на длину 10-12 м блока 16 по простиранию пласта, равную длине конвейера 12 или вибропитателя, с последующей одновременной взрывной отбойкой угля в блоке 16 подэтажа 7 на охранный целик 13. Затем производят погашение охранного целика 13 угля на конвейер 12 или вибропитатель одновременно по всей длине блока 16 подэтажа 7 буровзрывной отбойкой. Таким образом, сначала разрушают массив угля в блоке 16 подэтажа 7 выше компенсационного штрека до верхней границы подэтажа, а затем производят разрушение охранного целика 13 между нижним подэтажным 9 и компенсационным 14 штреками в границах блока 16 с мягкой принудительной посадкой разрушенного угля в блоке 16 под налегающими обрушенными породами верхнего отработанного подэтажа на конвейер 12 или вибропитатель. Из разрушенного блока 16 с конвейера 12 или вибропитателя, установленного на нижнем подэтажном штреке 9 на длину вынимаемого блока 16, отбитый (разрушенный) уголь выпускается (транспортируется) в углеспускную промежуточную печь 11, из которой уголь попадает на конвейер 17 типа СР-70, установленный по нижнему (конвейерному) подэтажному штреку 10, и далее поступает в углеспускную печь 6.

Для проведения очистных выработок за счет общешахтной депрессии бурят скважины 18 диаметром 500 мм между компенсационным 14 и верхним 8 (вентиляционным) штреками. Проветривание компенсационных 14, верхних 8 и нижних 9 подэтажных штреков во время их проведения осуществляют с помощью вентиляторов местного проветривания (ВМП).

Выпуск отбитого угля из разрушенного блока 16 подэтажа 7 прекращается при поступлении с конвейера 12 или вибропитателя в углеспускную промежуточную печь 11 обрушенной горной породы, которая приводит к разубоживанию угля. Подошву (почву) нижнего подэтажного штрека 9 защищают от угля и породы и посредством распорных гидродомкратов передвижки (не показаны) производят перемещение конвейера 12 или вибропитателя на длину очередного вынимаемого блока между углеспускными промежуточными печами 11. При этом углеспускную печь 11, через которую производили переспуск угля с конвейера 12 или вибропитателя отработанного блока, перекрывают после зачистки подошвы нижнего подэтажного штрека 9.

Новый цикл по выемке очередного блока подэтажа начинается с бурения скважин 15 из компенсационного штрека 14 на длину вынимаемого блока 16, как описано выше.

Предлагаемый способ не только обеспечивает снижение потерь угля, но главным образом позволяет повысить безопасность ведения горных работ за счет достижения устойчивости и эффективности управления вмещающими породами пласта при принудительном выпуске разрушенного угля из блока под действием налегающих обрушенных пород, а также повысить эффективность выемки угля путем производства одновременной взрывной отбойки угля в блоке на охранный целик с последующим одновременным погашением (разрушением) охранного целика на конвейер или вибропитатель по всей длине блока буровзрывной отбойкой, то есть с мягкой принудительной посадкой разрушенного угля в блоке подэтажа на конвейер или вибропитатель без его поломок и защемления отбитым углем.

Способ обработки крутых пластов может быть использован при обработки мощных крутых пластов. Способ обработки крутых пластов включает подготовку подэтажей проведением верхних и нижних подэтажных штреков с формированием охранных целиков над нижними подэтажными штреками проведением компенсационных штреков, из которых бурят скважины до верхних подэтажных штрековых с последующей одновременной взрывной отбойкой угля в блоке на охранный целик. Погашение целика на конвейер производят одновременно по всей длине блока буровзрывной отбойкой, при этом транспортировку угля к углеспускным промежуточным печам осуществляют конвейером, установленным на нижнем подэтажном штреке на длину вынимаемого блока. Изобретение позволит повысить безопасность ведения горных работ и эффективность выемки угля. 7 ил.

Способ отработки крутых пластов, включающий подготовку подэтажей проведением верхних и нижних штреков с формированием охранных целиков, бурение скважин в поэтаже, взрывную отбойку угля на охранный целик с последующим погашением охранного целика и выпуском угля, отличающийся тем, что при подготовке подэтажей соответственно нижние и верхние подэтажные штреки соединяют углеспускными промежуточными печами, а охранный целик формируют над нижними подэтажными штреками проведением компенсационного штрека, из которого бурят скважины до верхних поэтажных штреков с последующей одновременной взрывной отбойкой угля в блоке на охранный целик, а погашение охранного целика производят буровзрывной отбойкой угля одновременно по всей длине блока на установленный на длину вынимаемого блока на нижнем подэтажном штреке конвейер, с помощью которого осуществляют транспортировку угля к углеспускным печам.