СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПОЛОГОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА Российский патент 2006 года по МПК E21C41/18 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к способам разработки пологих угольных пластов столбовыми системами разработки.

Известен способ разработки пологого угольного пласта, включающий подготовку длинного выемочного столба и отработку его средствами комплексной механизации в обратном порядке [1]. Выемка угля ведется прямолинейным очистным забоем фиксированной длины, поэтому недостатком этого способа является его повышенная чувствительность к параллельности выработок, определяющих ширину выемочного столба или длину очистного забоя.

В качестве прототипа принят способ разработки пологого угольного пласта, включающий: проведение пластовых выработок, которыми подготавливают междукамерный выемочный столб, крепление их анкерной крепью, отработку столба в обратном порядке диагональными заходками от одной подготовительной выработки до другой, управление горным давлением обрушением кровли с частичным удержанием ее на целиках между заходками и транспорт отбитого угля по подготовительным выработкам [2].

Недостатками прототипа являются:

- большие эксплуатационные потери полезного ископаемого из-за необходимости оставления целиков между заходками;

- вероятность возникновения эндогенных пожаров также из-за оставления указанных целиков.

Перечисленные недостатки связаны со слабой адаптивностью способа к горно-геологическим условиям залегания пласта, вызывающей необходимость использования целиков полезного ископаемого, и снижают эффективность разработки пологих угольных пластов.

Цель изобретения - повышение эффективности разработки пологих угольных пластов за счет увеличения адаптивности способа к горно-геологическим условиям.

Из опыта разработки пологих угольных пластов средствами комплексной механизации известно, что концентраторами напряжений вмещающих пород кровли являются сопряжения очистного забоя с вентиляционным и конвейерным штреками. Исследования, проведенные в Институте угля и углехимии СО РАН, показали, что при увеличении угла сопряжения горных выработок уменьшается напряженность пород кровли. Это означает, что при исключении пересечений подготовительных выработок под прямым и острым углами можно перенести зоны концентрации горного давления в область обрушения пород кровли и за счет этого использовать в очистном забое более легкие виды крепи (менее металлоемкие, менее громоздкие, менее трудоемкие в возведении).

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем проведение пластовых выработок, подготавливающих выемочный столб, крепление их анкерной крепью, отработку столба в обратном порядке диагональными заходками от одной подготовительной выработки до другой, управление горным давлением обрушением пород кровли и транспорт отбитого угля по подготовительным выработкам, подготовка выемочного столба производится проведением конвейерного и вентиляционного штреков, первую заходку проводят заездом с конвейерного штрека в сторону фланга столба под тупым углом (130...150 градусов) примерно до середины ширины столба с анкерным креплением кровли, вторую заходку проводят с вентиляционного штрека аналогичным образом, в средней части ширины выемочного столба первую и вторую заходки сбивают монтажной камерой, ориентированной по нормали к штрекам, в которой монтируют секции механизированной крепи поддерживающего типа, в средней части ширины выемочного столба проводят промежуточный штрек, связывающий монтажную камеру с диагональной сбойкой, соединяющей конвейерный и вентиляционный штреки на расстоянии 3...5 шагов обрушения кровли от фланга столба, выемку угля и его погрузку в транспортное средство осуществляют комбайнами в смежных заходках, а транспорт отбитого угля осуществляют самоходными вагонами.

На фиг.1 показана схема подготовки выемочного столба заходками с конвейерного и вентиляционного штреков (вид в плане); на фиг.2 - схема отработки выемочного столба, на фиг.3 - момент окончания выемки угля в заходке с вентиляционного штрека; на фиг.4 - момент окончания выемки угля в заходке с конвейерного штрека.

Способ разработки может быть реализован следующим образом. Выемочный столб подготавливают проведением конвейерного 1 и вентиляционного 2 штреков, которые крепят анкерной крепью 3. На фланге столба с конвейерного штрека в массиве выемочного столба проводят заходку 4 под тупым углом к штреку (130...150 градусов) примерно до середины ширины выемочного столба. С вентиляционного штрека 2 аналогичным образом вынимают заходку 5. Обе заходки крепят анкерной крепью. В средней части ширины выемочного столба заходки 4 и 5 сбивают монтажной камерой 6, нормально ориентированной к штрекам, и в ней монтируют секции механизированной крепи 7 для поддержания кровли - с началом работ по выемке угля это очистной забой с комплексной механизацией основных операций (КМЗ). На расстоянии 3...5 шагов посадки основной кровли конвейерный 1 и вентиляционный 2 штреки сбивают диагональной сбойкой 8, из средней части которой проводят промежуточный штрек 9 до монтажной камеры 6 для обеспечения дополнительного запасного выхода из очистного забоя, размещения коммуникаций, улучшения условий проветривания.

Для механизации работ в выемочном участке используют проходческие комбайны с исполнительным органом избирательного действия или очистные комбайны фронтального действия 10 (в заходке 4) и 11 (в заходке 5), самоходные вагоны 12 (в конвейерном штреке и заходке 4) и 13 (в вентиляционном штреке и заходке 5), телескопический ленточный конвейер 14, установленный в конвейерном штреке 1, и скребковый конвейер 15, установленный в диагональной сбойке 8.

Проветривание выемочного участка осуществляется по возвратно-точной схеме: вентиляционный штрек 2, заходка 5, монтажная камера 6 (или КМЗ), заходка 4, конвейерный штрек 1 и далее. В случае, когда в конвейерном штреке вместо ленточного установлен скребковый конвейер, направление движения воздушной струи может быть противоположным.

Выемку угля начинают одновременно с вентиляционного и конвейерного штреков в направлении механизированной крепи следующим образом. Комбайн 11, двигаясь по вентиляционному штреку 2, зарубается в угольный массив и осуществляет отбойку угля, его погрузку в самоходный вагон 13 и выемку новой заходки 5, смежной с отработанной; с этого же комбайна осуществляют бурение шпуров в кровлю пласта и возведение анкерной крепи 3. Отбитый уголь самоходный вагон 13 транспортирует к скребковому конвейеру 15, установленному в диагональной сбойке 8, который, в свою очередь, перегружает уголь на ленточный конвейер 14. После возвращения вагона к комбайну ведут работы по выемке и по креплению и так до тех пор, пока комбайн 11 не дойдет до зоны поддержания кровли секциями механизированной крепи (фиг.2). Начиная с этого места, в организацию работ включается передвижка секций крепи 7 вслед за комбайном 11. Сначала передвигают крайнюю секцию крепи на шаг передвижки, затем, по мере продвижения комбайна вперед, следующую и так до тех пор, пока комбайн 11 не дойдет до промежуточного штрека 9. В этот момент секции данной половины КМЗ будут передвинуты на один шаг передвижки в сторону очистного забоя, но так как предполагается, что ширина выработок 5 больше шага передвижки крепи, то останется еще значительное обнажение кровли перед механизированной крепью. Комбайн 11 начинает движение в обратном направлении холостым ходом под анкерной крепью; вслед за ним продолжают передвижку секций крепи 7 до тех пор, пока вся обнаженная кровля не будет перекрыта секциями крепи.

Аналогичным образом ведут очистные работы комбайном 10 и самоходным вагоном 12 в заходке 4, сопряженной с конвейерным штреком 1. Разница заключается лишь в том, что самоходный вагон 12 транспортирует отбитый уголь до ленточного конвейера 14, установленного в конвейерном штреке 1.

За счет непрямолинейной формы очистной выработки, сопрягаемой со штреками под тупыми углами, снижается напряженность пород кровли на сопряжениях, позволяющая использовать анкерную крепь. Зона повышенных напряжений пород кровли переместилась в среднюю часть очистной выработки, ограниченную по протяженности, и здесь установлены секции мощной механизированной крепи, способные временно противостоять горному давлению. Это свидетельствует об осуществимости данного способа. Наличие секций механизированной крепи только в средней части очистной выработки снижает чувствительность способа к отклонениям в параллельности подготовительных выработок, т.е. штреки могут быть пройдены по непрямолинейным границам шахтного поля, что позволит более полно извлекать запасы полезного ископаемого. Наличие незначительного пликативного нарушения в пределах выемочного столба, например пережим пласта в зоне выемки комбайна фронтального действия, не должно сказаться на производительности очистного забоя.

Таким образом, данным способом можно извлекать запасы угля в краевых зонах шахтных полей, что позволит повысить эффективность разработки пологих, а при наличии комбайнов, способных работать при более крутом залегании пласта, - и наклонных угольных пластов. А это и есть цель изобретения.

Источники информации

1. Технология подземной разработки месторождений полезных ископаемых. Учебник для вузов. / Под общ. ред. А.С.Бурчакова. 3-е изд. перераб. и доп. М.: Недра, с.262, рис.4.4. (аналог).

2. Там же, с.319, рис.4.50 (прототип).

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластовых месторождений полезных ископаемых. Способ включает проведение конвейерного и вентиляционного штреков, подготавливающих выемочный столб, крепление их анкерной крепью, отработку столба в обратном порядке диагональными заходками от одной подготовительной выработки до другой, управление горным давлением обрушением пород кровли и транспорт отбитого угля по подготовительным выработкам. Первую заходку проводят заездом с конвейерного штрека в сторону фланга столба под тупым углом (130...150 градусов) примерно до середины ширины столба с анкерным креплением кровли. Вторую заходку проводят аналогичным образом с вентиляционного штрека. В средней части ширины выемочного столба первую и вторую заходки сбивают монтажной камерой, ориентированной по нормали к штрекам, в которой монтируют секции механизированной крепи поддерживающего типа. Там же проводят промежуточный штрек, связывающий монтажную камеру с диагональной сбойкой, соединяющей конвейерный и вентиляционный штреки на расстоянии 3...5 шагов обрушения основной кровли от фланга столба. Выемку угля и его погрузку осуществляют комбайнами, а транспорт - самоходными вагонами. Изобретение направлено на повышение эффективности разработки. 4 ил.

Способ разработки пологого угольного пласта, включающий проведение пластовых выработок, подготавливающих выемочный столб, крепление их анкерной крепью, отработку столба в обратном порядке диагональными заходками от одной подготовительной выработки до другой, управление горным давлением обрушением пород кровли и транспорт отбитого угля по подготовительным выработкам, отличающийся тем, что подготовку выемочного столба производят проведением конвейерного и вентиляционного штреков, первую заходку проводят заездом с конвейерного штрека в сторону фланга столба под тупым углом (130...150 градусов) примерно до середины ширины столба с анкерным креплением кровли, вторую заходку проводят с вентиляционного штрека аналогичным образом, в средней части ширины выемочного столба первую и вторую заходки сбивают монтажной камерой, ориентированной по нормали к штрекам, в которой монтируют секции механизированной крепи поддерживающего типа, в средней части ширины выемочного столба проводят промежуточный штрек, связывающий монтажную камеру с диагональной сбойкой, соединяющей конвейерный и вентиляционный штреки на расстоянии 3...5 шагов обрушения основной кровли от фланга столба, выемку угля и его погрузку осуществляют комбайнами, а транспорт - самоходными вагонами.