СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНОГО КРУТОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА Российский патент 1999 года по МПК E21C41/18 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к способам добычи угля из мощных крутых пластов по щитовой системе разработки.

Известен щитовой способ разработки крутопадающих угольных пластов, включающий механизированную отбойку угля и перепуск его по углеспускным скважинам, подрезку опорных целиков и опускание щита [1].

Недостатками этого способа являются невозможность отрабатывать пласты переменной мощности из-за нерегулируемости перекрытия по ширине; сложность управления перекрытием, которое осуществляется только подрезкой опорных целиков.

Наиболее близким к разработанному является способ, включающий подготовку выемочного столба по щитовой системе разработки, выемку монтажной камеры с оставлением опорных целиков у кровли и почвы пласта, монтаж на них раздвижного щитового перекрытия и последующую механизированную выемку угля из-под перекрытия и транспортировку отбитого угля до углеспускной скважины конвейером [2].

Недостатками способа являются необходимость проведения трудоемких работ по передвижке и перемонтажу конвейера в рабочем пространстве; кинематическая связь выемочной машины и перекрытия, ограничивающая свободу выемочной машины и тем самым снижающая ее производительность по отбойке угля; опасность прорыва обрушенных пород под перекрытие; сложность управления выемкой угля из-за удаленности оператора от места выемки, т.к. отсутствует место безопасного присутствия обслуживающего персонала.

Перечисленные недостатки снижают эффективность разработки мощных крутых угольных пластов.

Цель предлагаемого изобретения - повышение эффективности разработки мощного крутого угольного пласта за счет незначительного разделения во времени и пространстве операций по выемке угля и управлению перекрытием, а также повышения интенсивности разработки.

Поставленная цель достигается тем, что секционное перекрытие монтируют раздвижной частью в сторону лежачего бока пласта, секции связывают последовательно друг с другом гибкими связями, выемку угля осуществляют двумя проходческими комбайнами, которые, двигаясь по простиранию пласта в разные стороны прямым ходом, вынимают и грузят уголь из средней части отрабатываемого горизонтального слоя и опорного целика у почвы пласта вышележащего отработанного слоя в транспортное средство, используя телескопические желоба и углеспускные скважины, двигаясь обратным ходом, разрушают опорный целик у кровли пласта отработанного слоя, управление перекрытием осуществляют с отставанием от выемки угля плавным опусканием его на опорные целики сначала по лежащему боку пласта, затем - по висячему.

Предлагаемый способ разработки поясняется схемами. На фиг. 1 показана схема вскрытия и подготовки выемочного блока (общий вид); на фиг. 2 - схема подготовки выемочного блока (разрез вкрест простирания пласта); на фиг. 3 - схема размещения основного оборудования в рабочем пространстве перед выемкой слоя; на фиг. 4 - то же, после выемки в процессе подрубки целика у кровли пласта; на фиг. 5 - положение комбайна в слое во время выемки угля; на фиг. 6 - вид из рабочего пространства слоя на сопряжение его со скатом; на фиг. 7 - положение комбайна в слое у сопряжения со скатом (вид в плане); на фиг. 8 - схема зарубки комбайнов на полную мощность слоя; на фиг. 9 - то же, на половинную мощность.

Способ может быть реализован следующим образом. Мощный крутой пласт вскрывают транспортным 1 и вентиляционным 2 квершлагами. Проводят транспортный 3 и вентиляционный 4 штреки, которые сбивают скатами 5, деля таким образом выемочное поле на выемочные блоки. Каждый блок делят подэтажными штреками 6, 7 на три подэтажа 8, 9, 10. На уровне вентиляционного горизонта отрабатывают монтажный слой 11 с оставлением опорных целиков 12 - у почвы и 13 - у кровли пласта. На опорных целиках 12 и 13 монтируют секции раздвижного щитового перекрытия 14, ориентируя их выдвижной частью в сторону почвы пласта. Секции перекрытия связывают между собой последовательно гибкими связями, например отрезками круглозвенной цепи или троса, длина которых не более высоты секции. Пространство над перекрытием заполняют пустой породой. С подэтажного штрека 6 в направлении монтажного слоя 11 по середине пласта равномерно по всей длине выемочного блока проводят углеспускные скважины 15, а на почве штрека 6 монтируют транспортное средство, например ленточный конвейер 16.

Выемку угля под перекрытием 14 ведут двумя проходческими комбайнами 17 и 18, например, типа 4ПУ, начиная от центра к флангам. Например, комбайн 17 зарубают в почву слоя под углом до 10 градусов на всю мощность слоя, сооружая тем самым съезд для комбайна 18, который, следуя за комбайном 17 задним ходом, съезжает на отрабатываемый слой. Далее каждый из комбайнов движется прямым ходом, вынимая уголь перед собой из отрабатываемого слоя и подрубая опорный целик 12 вышележащего слоя. Отбитый уголь каждый комбайн грузит в желоба 19, телескопически связанные между собой и гибко связанные с хвостовой частью погрузчика комбайна и направленные в ближайшую углеспускную скважину. По желобам 19 уголь самотеком поступает к скважине 15, по которой поступает на конвейер 16 в штреке 6, далее самотеком на скату 5 - на транспортный шнек 3.

После подрубки опорного целика 12, с небольшим отставанием от исполнительного органа комбайна начинают перемещать секции щитового перекрытия 14, используя давление породы над перекрытием. Для этого сокращают длину перемещаемой секции со стороны лежачего бока пласта. По мере продвижения комбайна секции плавно перемещаются, скользя по почве пласта, на опорный целик 12 отрабатываемого слоя.

При подходе комбайна к скату 5 удаляют часть стоек крепи 20 ската 5 для организации выхода из рабочего пространства и вентиляции, а на сопряжении ската 5 с отработанным слоем восстанавливают крепление 20 ската 5 для защиты последнего от прорыва пород за перекрытием. Затем переводят исполнительный орган комбайна в сторону опорного целика 13 отработанного слоя у кровли пласта, переводят желоба 19 в транспортное положение, например закрепив их на корпусе комбайна, и включают комбайн в работу при движении задним ходом.

При движении задним ходом комбайн только подрубает опорный целик 13, а погрузку отбитого угля не производит. Следом за комбайном перемещают секции щитового перекрытия 14 без потери контакта с кровлей пласта. При этом принудительно увеличивают длину каждой секции до ширины горизонтального слоя.

В зависимости от элементов залегания пласта и параметров комбайна мощность вынимаемого слоя может быть определена из следующего выражения:

где H - максимальная высота выработки, которую можно пройти комбайном принятого типа, м;
h - высота корпуса комбайна, м;
m - минимальная мощность разрабатываемого пласта, м;
m_c - мощность вынимаемого слоя, м;
α - угол залегания пласта, град.

Для комбайна типа 4ПУ (H = 2,85 м; h = 1,3 м) и пласта мощностью 4 м и углом залегания 70^o рекомендуемая мощность слоя находится в пределах от 1,2 до 1,4 м, например 1,3 м.

Первый из комбайнов, дошедший до середины слоя, осуществляет зарубку на следующий слой, как это было описано выше. Возможен и такой вариант, когда один комбайн, например 17, зарубается в новый слой только на половину его мощности, а другой 18 съезжает задним ходом на этот слой и, двигаясь прямым ходом, зарубается еще на половину мощности слоя и т.д. В этом случае каждый комбайн будет съезжать на половину мощности слоя и зарубаться еще на половину мощности. Далее устанавливают желоба 19 для организации самотечного транспорта угля от комбайна до углеспускной скважины и продолжают работу по выемке.

Заменив кинематическую связь выемочной машины с перекрытием на технологическую, мы разделили в пространстве и времени операции выемки угля и управления перекрытием, а очередностью подрубки сначала опорного целика в лежачем боку и перемещения секций перекрытия по почве пласта затем подрубки опорного целика и завершения перемещения перекрытия уже по кровле пласта это разделение в пространстве и времени стало незначительным. При этом выемочная машина (а их стало две) получила большую свободу, за счет чего обеспечивается повышение производительности по отбойке угля и интенсивности отработки горизонтального слоя и выемочного блока в целом; использование самотечного транспорта в рабочем пространстве слоя существенно сократит объем работ по монтажу-демонтажу оборудования. Рост производительности и сокращение затрат соответствует повышению эффективности разработки.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. А.с. СССР N 374452, МКИ E 21 C 41/04
2. Технология щитовой разработки угольных месторождений/ Курленя М.В.. Зворыгин Л.В., Лебедев А.В. - Новосибирск: Наука. Сиб.отд-ние, 1988, с. 190, рис.5.28

Способ предназначен для использования в горном деле при добыче угля и других полезных ископаемых из пластовых месторождений. Выемочное поле подготавливают по щитовой системе разработки. На вентиляционном горизонте отрабатывают монтажный слой с оставлением опорных целиков у кровли и почвы пласта. На опорных целиках монтируют секционное раздвижное щитовое перекрытие, ориентируя секции выдвижной частью в сторону почвы пласта. Выемку угля ведут под щитовым перекрытием в горизонтальных слоях двумя комбайнами от центра к флангам, что позволяет повысить производительность труда при применении способа. Каждый комбайн, двигаясь прямым ходом, осуществляет выемку средней части отрабатываемого слоя, подрубку опорного целика отработанного слоя у почвы пласта и погрузку отбитого угля в телескопический желоб, двигаясь обратным ходом, подрубку опорного целика отработанного слоя у кровли пласта. Управление перекрытием осуществляют плавным его опусканием на опорные целики. 1 с. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ разработки крутого угольного пласта, включающий подготовку выемочного блока по щитовой системе разработки, выемку монтажного слоя с оставлением опорных целиков, монтаж в нем раздвижного щитового перекрытия, механизированную выемку угля в нисходящем порядке под перекрытием и управление перекрытием по мере погружения очистных работ, отличающийся тем, что перекрытие монтируют раздвижной частью в сторону лежачего бока пласта, выемку угля осуществляют горизонтальными слоями проходческими комбайнами, которые, двигаясь по простиранию пласта прямым ходом, вынимают и грузят уголь из средней части отрабатываемого слоя и опорного целика отработанного слоя у почвы пласта, а, двигаясь обратным ходом, - разрушают опорный целик отработанного слоя у кровли пласта, управление перекрытием осуществляют плавным опусканием его на опорные целики сначала у почвы, затем у кровли пласта. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зависимости от мощности отрабатываемого пласта, угла его залегания и габаритов используемого комбайна мощность отрабатываемого слоя находится в соотношении

где Н - максимальная высота выработки, которую можно пройти комбайном принятого типа, м;
h - высота корпуса комбайна, м;
m - минимальная мощность разрабатываемого пласта, м;
m_c - мощность вынимаемого слоя, м;
α - угол залегания пласта, град.