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

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам разработки пологих угольных пластов по системе разработки "Длинные столбы по простиранию", и может быть использовано при добыче других пластовых полезных ископаемых.

Известен способ разработки пологого угольного пласта при этажной подготовке, в котором выемочные столбы, ориентированные по простиранию пласта, подготавливают проведением конвейерного и вентиляционного штреков, отработку столба ведут обратным ходом, управление горным давлением осуществляют полным обрушением кровли в выработанном пространстве, а проветривание очистного забоя - по противоточной схеме [1]. Недостатком способа является то, что шахтная вода, поступающая из пласта и вмещающих пород, собирается на конвейерном штреке и поступает далее по наклонным выработкам в самую нижнюю точку шахты - зумпф, откуда шламовыми насосами откачивается на поверхность и направляется в очистные сооружения (отстойники). Так как отстойники являются неэффективными средствами очистки шахтных вод, то нагрузка ложится на окружающую среду - природу. При этом с увеличением производительности шахты по добыче полезного ископаемого растет объем выдаваемых шахтных вод на поверхность, тем самым увеличивается экологическая нагрузка на природу.

За прототип принято наиболее близкое к заявляемому способу техническое решение, при котором выемочный столб подготавливают проведением конвейерного и вентиляционного штреков, столб отрабатывают в обратном порядке, горным давлением управляют полным обрушением кровли, шахтную воду собирают в нижней точке шахты и подают ее в выработанное пространство [2].

Недостатками прототипа являются:

- очистка шахтных вод имеет низкую эффективность, поскольку при восходящем порядке отработки выемочных столбов природный фильтр (каковым являются обрушенные породы) не меняется и со временем заиливается;

- выемочный столб ориентирован горизонтально, поэтому способ может быть реализован только при восходящем порядке отработки выемочных столбов в выемочном поле;

- повышенные капитальные затраты, приходящиеся на начало выемки угля, связанные с восходящим порядком отработки столбов, требующим проведения большого объема капитальных выработок до начала выемки;

- область применения способа ограничена углями, не склонными к самовозгоранию, так как верхняя часть вскрытого пласта может загореться раньше, чем до нее дойдет очередь к выемке.

Перечисленные недостатки способа снижают эффективность разработки пологих угольных пластов и не позволяют использовать его для снижения экологической нагрузки на окружающую среду.

Целью изобретения является повышение эффективности разработки пологого угольного пласта и снижение отрицательного воздействия на окружающую среду от ведения горных работ при добыче пластовых полезных ископаемых за счет профилирования подготовки выемочного столба и системного отведения и очистки шахтных вод обрушенными горными породами в выработанном пространстве.

Системность водоотведения и профилирование выемочного столба заключаются в следующем. После проведения вскрывающих наклонных выработок приступают к проведению конвейерных и вентиляционных штреков, так называемых подготавливающих выработок, которыми и подготавливается выемочный столб. Подготавливающие выработки проводят на подъем, от фланговых уклонов к главным под некоторым углом к горизонту. В результате такого профилирования выемочного столба в пространстве поступающая из вмещающих пород шахтная вода будет самотеком отводиться от подготовительного забоя, а при подвигании очистного забоя в том же порядке вода будет отводиться в выработанное пространство, то есть вода не будет мешать ведению очистных и подготовительных работ. Более того, вследствие системного водоотведения вся шахтная вода будет собираться в заданном месте, откуда ее удобно брать существующими средствами, например шламовыми насосами, и использовать для приготовления водного раствора антипирогена.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем подготовку выемочного столба по системе разработки "Длинные столбы по простиранию", выемку угля в длинном очистном забое обратным ходом, проветривание очистного забоя, управление горным давлением обрушением пород кровли в выработанном пространстве, сбор шахтных вод в нижних точках шахты и подачу водного раствора антипирогена в выработанное пространство, выемочный столб профилируют по простиранию пласта, подготавливая его под небольшим углом к горизонту, и организуют по его оконтуривающим выработкам самотечный отвод шахтной воды в выработанное пространство, отработку выемочного столба ведут в направлении его подъема, в конвейерном штреке на фланге выемочного столба и выработках ниже очистного забоя сооружают водоупорные перемычки и возводят водосборную камеру, которую оборудуют насосами, трубопроводами, манометрами и запорной арматурой; выработанное пространство выемочного столба подтапливают, шахтную воду фильтруют обрушенными породами, после чего насосами откачивают на поверхность.

На чертеже показана схема подготовки выемочного поля, поясняющая способ разработки пологого угольного пласта.

Способ может быть реализован следующим образом. Пологий угольный пласт вскрывают главными конвейерным 1 и воздухоподающим 2 уклонами, а на фланге выемочного поля - фланговыми конвейерным 3 и вентиляционным 4 уклонами. Выемочный столб 5 подготавливают по простиранию пласта проведением конвейерного 6 и вентиляционного 7 штреков под небольшим (3-5 градусов) углом к горизонту для организации самотечного отвода шахтной воды в сторону фланга столба. Выемку угля в столбе осуществляют длинным очистным забоем, оборудованным механизированным комплексом 8, обратным ходом, с использованием противоточной схемы проветривания. В конвейерном штреке 6, на участке между вентиляционным уклоном 4 монтажной камерой 9 и в сбойках 10 возводят водоупорные перемычки 11, организуя тем самым водосборную камеру 12 в выработанном пространстве отрабатываемого выемочного столба. В вентиляционном штреке 13, подготавливаемом ниже выемочного столба, устанавливают насосы 14 участкового водоотлива, которые трубопроводом 15 связывают с отстойником на поверхности. В нижних точках шахты (забои главных и фланговых уклонов) устанавливают шламовые насосы 16, которые трубопроводом 17 связывают с выработанным пространством отрабатываемого столба.

Шламовые насосы 16 откачивают загрязненную воду из призабойных пространств главных и фланговых уклонов и по трубопроводу 17 подают ее в выработанное пространство отрабатываемого столба 5. Пройдя через обрушенные породы кровли в выработанном пространстве столба 5, как через естественный фильтр, вода очистится и поступит в водосборную камеру 12, из которой насосами 14 по трубопроводу 15 будет выдана на поверхность.

По мере подвигания очистного забоя объем водосборной камеры будет увеличиваться, и все больший объем обрушенных пород кровли будет принимать участие в очистке шахтных вод.

За счет профилирования выемочного столба под небольшим углом к горизонту шахтные воды всегда будут стремиться в отработанное пространство и не будут мешать ведению очистных работ, а это позволяет организовать нисходящий порядок отработки выемочных столбов.

За время отработки выемочного столба 5 аналогичным образом будет подготовлен следующий выемочный столб ниже по падению пласта, с переводом очистных работ на который будет осуществлен и перевод работ по очистке шахтных вод, т.е. будет сменен естественный фильтр.

За счет нисходящего порядка отработки выемочного поля не требуется проведение всего объема вскрывающих выработок, что снижает капитальные затраты, приходящиеся на начало очистных работ, кроме того, его запасы будут вскрываться по мере необходимости и поэтому способ можно применять на угольных пластах, склонных к самовозгоранию.

Фильтрующая способность обрушенных пород кровли давно известна. Более того, на шахтах им. Ленина и им. Кирова (в Кузбассе) в 80-ых годах прошлого века была, хотя и непреднамеренно, использована эта способность для очистки шахтных вод в подземных условиях.

Таким образом, профилирование выемочных столбов под небольшим углом к горизонту и системное отведение шахтных вод в выработанное пространство выемочного столба ведет не только к повышению эффективности разработки пологого угольного пласта, но и к повышению эффективности очистки шахтных вод, а стало быть - снижению экологической нагрузки в районе производства горных работ.

Источники информации

1. Жигалов М.Л. Технология, механизация и организация подземных горных работ: Учеб. для вузов / М.Л.Жигалов, С.А.Ярунин. - М.: Недра, с.330, рис.3.30 (аналог).

2. Патент РФ № 1121458 Способ снижения эндогенной пожароопасности выработанного пространства; опубл. 30.10.1984. Бюл. № 40 (прототип).

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластовых полезных ископаемых. Способ включает подготовку выемочного столба по системе разработки "Длинные столбы по простиранию", выемку угля в длинном очистном забое обратным ходом, проветривание очистного забоя, управление горным давлением обрушением пород кровли в выработанном пространстве, сбор шахтных вод в нижних точках шахты и подачу водного раствора антипирогена в выработанное пространство. Выемочный столб профилируют по простиранию пласта, подготавливая его под небольшим углом к горизонту, организуют по его оконтуривающим выработкам самотечный отвод шахтной воды в выработанное пространство. Отработку выемочного столба ведут в направлении его подъема. В конвейерном штреке на фланге выемочного столба и примыкающих выработках ниже очистного забоя сооружают водоупорные перемычки и возводят водосборную камеру, которую оборудуют насосами, трубопроводами, манометрами и запорной арматурой. Выработанное пространство выемочного столба подтапливают, шахтную воду фильтруют обрушенными породами, а очищенную воду откачивают из водосборной камеры насосами на поверхность. Изобретение направлено на снижение вредного влияния горных работ на окружающую среду. 1 ил.

Способ разработки пологого угольного пласта, включающий подготовку выемочного столба по системе разработки "Длинные столбы по простиранию", выемку угля в длинном очистном забое обратным ходом, проветривание очистного забоя, управление горным давлением обрушением пород кровли в выработанном пространстве, сбор шахтных вод в нижних точках шахты и подачу водного раствора антипирогена в выработанное пространство, отличающийся тем, что выемочный столб профилируют по простиранию пласта, подготавливая его под небольшим углом к горизонту, и организуют по его оконтуривающим выработкам самотечный отвод шахтной воды в выработанное пространство, отработку выемочного столба ведут в направлении его подъема, в конвейерном штреке на фланге выемочного столба и примыкающих выработках ниже очистного забоя сооружают водоупорные перемычки и возводят водосборную камеру, которую оборудуют насосами, трубопроводами, манометрами и запорной арматурой; выработанное пространство выемочного столба подтапливают, шахтную воду фильтруют обрушенными породами, а очищенную воду откачивают из водосборной камеры насосами на поверхность.