СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ Российский патент 2007 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке мощных пологих угольных пластов.

Известен способ разработки мощных угольных пластов (В.В.Васильев. кн. Полимерные композиции в горном деле. Наука, 1986, г., с.84-86.), включающий разделение пласта угля на два слоя плоскостями, параллельными плоскостям напластования пород, отработку верхнего и нижнего слоев лавами в нисходящем порядке с полным обрушением пород кровли в выработанном пространстве лав. При выемке верхнего слоя создается искусственная кровля для лав, отрабатывающих нижний слой, путем обработки скрепляющими гелеобразующими составами пород непосредственной кровли, обрушившихся при отработке верхнего слоя. Недостатками данного способа являются значительные затраты на его реализацию и снижение среднесуточной нагрузки на очистной забой, связанное с простоями лавы в периоды обработки скрепляющими гелеобразующими составами пород непосредственной кровли.

Известен способ разработки мощных угольных пластов (Крылов В.Ф., Запреев С.И. и др. Разработка мощных пологих пластов. М.: Недра, 1973, с.32), принятый в качестве способа-прототипа, включающий разделение пласта угля на два слоя плоскостями, параллельными плоскостям напластования пород, отработку верхнего и нижнего слоев лавами в нисходящем порядке с полным обрушением пород кровли в выработанном пространстве лав, оставление в кровле лавы, отрабатывающей нижний слой, защитной угольной пачки.

Недостатками данного способа при отработке мощных пластов угля, в кровле которых залегают труднообрушающиеся породы, склонные к значительным зависаниям в выработанном пространстве, являются:

- значительные потери угля в защитных угольных пачках, оставляемых между верхним и нижним слоями;

- повышенная вероятность возникновения пожаров в выработанном пространстве лав, обусловленная наличием в выработанном пространстве большого количества разрушенного угля.

Техническим результатом заявляемого способа является устранение недостатков известного способа, а именно уменьшение потерь угля в защитных угольных пачках и снижение вероятности возникновения пожаров в выработанном пространстве.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки мощных угольных пластов угля, в кровле которых залегают труднообрушающиеся породы, включающем разделение пласта угля на два слоя плоскостями, параллельными плоскостям напластования пород, отработку верхнего и нижнего слоев лавами в нисходящем порядке с полным обрушением пород кровли в выработанном пространстве лав, оставление в кровле лавы, отрабатывающей нижний слой, защитной угольной пачки, согласно изобретению определяют величину шага обрушения труднообрушающихся пород кровли в выработанном пространстве лав верхнего слоя, а также места расположения передних и задних трещин разлома, формирующих блоки труднообрушающихся пород кровли, защитную угольную пачку в кровле лавы, отрабатывающей нижний слой, оставляют в периоды прохождения этой лавы под блоками труднообрушающихся пород кровли на расстоянии от места расположения передних трещин разлома, большем мощности пород непосредственной кровли угольного пласта, при этом мощность защитной угольной пачки принимают больше предельной мощности защитной угольной пачки, при снижении которой происходит ее разрушение от веса пород непосредственной кровли, обрушившихся при отработке верхнего слоя. В периоды прохождения лавы под блоками труднообрушающихся пород кровли на расстоянии от передних трещин разлома, меньших мощности пород непосредственной кровли угольного пласта, отработку нижнего слоя ведут без оставления межслоевой защитной угольной пачки в кровле лавы.

Сущность заявляемого способа разработки мощных угольных пластов поясняется чертежом, на котором представлена схема, иллюстрирующая характер разрушения пород непосредственной и труднообрушающейся (основной) кровли при отработке мощного угольного пласта.

На чертеже 1 - нижний слой угля мощностью m_н.сл.; 2 - межслоевая защитная угольная пачка мощностью b; 3 - породы непосредственной кровли пласта, обрушившиеся при отработке верхнего слоя; 4 - основная кровля пласта мощностью h_т, представленная труднообрушающимися породами; h_н - мощность пород непосредственной кровли пласта, обрушившихся при отработке верхнего слоя; АВ - передняя трещина разлома, формирующая блок АВСД труднообрушающихся пород основной кровли; СД - задняя трещина разлома, формирующая блок АВСД труднообрушающихся пород основной кровли; 5 - механизированная крепь очистного забоя; 6 - призабойное пространство лавы, отрабатывающей нижний слой; с - ширина призабойного пространства лавы нижнего слоя; а - расстояние от забоя лавы нижнего слоя до передней трещины разлома АВ; L_т - шаг обрушения труднообрушающихся пород основной кровли.

Способ осуществляют следующим образом. Пласт угля разделяют на два слоя плоскостями, параллельными плоскостям напластования пород. Отработку верхнего и нижнего слоев производят лавами (длинными очистными забоями) в нисходящем порядке. Вначале отрабатывают верхний слой угля, затем нижний. Способ управления кровлей в лавах - полное обрушение пород в выработанном пространстве.

Определяют величину шага обрушения L_т труднообрушающихся пород кровли в выработанном пространстве лав верхнего слоя и места расположения передних АВ и задних СД трещин разлома, формирующих блоки АВСД труднообрушающихся пород кровли. Межслоевую защитную угольную пачку 2 в кровле лавы, отрабатывающей нижний слой 1, оставляют в периоды прохождения этой лавы под блоками АВСД труднообрушающихся пород кровли на расстоянии от передних трещин разлома АВ, большем мощности пород (h_н) непосредственной кровли угольного пласта.

При этом мощность межслоевой защитной угольной пачки b принимают больше предельной мощности защитной угольной пачки, при снижении которой происходит ее разрушение от веса пород непосредственной кровли 3, обрушившихся при отработке верхнего слоя.

Знание величины шага обрушения L_т труднообрушающихся пород кровли в выработанном пространстве лав верхнего слоя, а также мест расположения передних АВ и задних СД трещин разлома, формирующих блоки труднообрушающихся пород кровли, позволяет определить периоды работы лавы нижнего слоя, в течение которых защитная угольная пачка 2 способна выполнять возложенную на нее функцию. Основной функцией защитной угольной пачки является предотвращение обрушений пород непосредственной кровли 3 в призабойное пространство 6 лавы, отрабатывающей нижний слой.

При приближении лавы, отрабатывающей нижний слой, к передней трещине разлома АВ на расстояние, равное или меньше мощности пород непосредственной кровли h_н угольного пласта, защитная угольная пачка 2 не может предотвратить обрушения пород непосредственной кровли 3 в призабойное пространство 6 лавы, отрабатывающей нижний слой. Это объясняется тем, что при а≤h_н наблюдается, как правило, проскальзывание блока АВСД труднообрушающихся пород основной кровли вдоль передней трещины разлома АВ со значительными вертикальными опусканиями данного блока над призабойным пространством 6 лавы нижнего слоя. Минимальный вес опускающихся при этом пород основной кровли составляет 0,5 веса блока АВСД. В абсолютных величинах нагрузки на краевую часть угольного пласта впереди забоя лавы достигают 60-70 т/м² и более. При а≤h_н угольная пачка (практически любой мощности) под воздействием горного давления разрушается и не способна предотвратить обрушения пород непосредственной кровли 3 в призабойное пространство 6 лавы, отрабатывающей нижний слой.

Следовательно, выполнение условий «...межслоевую защитную угольную пачку в кровле лавы, отрабатывающей нижний слой, оставляют в периоды прохождения этой лавы под блоками труднообрушающихся пород кровли на расстоянии от передних трещин разлома, большем мощности пород непосредственной кровли угольного пласта...» и «...в периоды прохождения лавы под блоками труднообрушающихся пород кровли на расстоянии от передних трещин разлома, меньших мощности пород непосредственной кровли угольного пласта, отработку нижнего слоя ведут без оставления межслоевой защитной угольной пачки в кровле лавы...» позволяет снизить потери угля в защитных пачках.

В период прохождения лавы, отрабатывающей нижний слой, под блоком АВСД на расстоянии от передней трещины разлома АВ, большем мощности пород непосредственной кровли угольного пласта, передняя часть блока АВСД труднообрушающихся пород основной кровли защемлена впереди забоя лавы, что исключает возможность ее практически значимых опусканий над призабойным пространством лавы нижнего слоя. Нагрузки на защитную угольную пачку 2 при «а», большем h_н, определяются только весом пород непосредственной кровли 3 угольного пласта. При мощности межслоевой защитной угольной пачки больше предельной, при снижении которой происходит ее разрушение от веса пород непосредственной кровли, потери угля являются минимально возможными.

Параметры, знание которых необходимо при реализации заявляемого способа (величина шага обрушения L_т труднообрушающихся пород кровли, места расположения передних АВ и задних СД трещин разлома, предельная мощность защитной угольной пачки), определяют путем использования известных методик шахтных, лабораторных или аналитических исследований с учетом конкретных горно-геологических и горнотехнических условий разработки угольного пласта. В частности, величина шага обрушения L_т труднообрушающихся пород кровли и места расположения передних АВ и задних СД трещин разлома могут быть определены в результате визуальных или инструментальных наблюдений лавы, отрабатывающей верхний слой.

Использование заявляемого способа позволяет минимизировать потери угля в защитных угольных пачках и снизить вероятность возникновения пожаров в выработанном пространстве лав.

Областью рационального использования заявляемого способа являются пологие пласты угля мощностью 7-12 м с углами залегания 0-32°.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке мощных пологих угольных пластов. Пласт угля разделяют на два слоя и производят отработку слоев лавами в нисходящем порядке с полным обрушением пород кровли в выработанном пространстве. Определяют шаг обрушения труднообрушающихся пород кровли в выработанном пространстве лав верхнего слоя, а также места расположения передних и задних трещин разлома, которые формируют блоки труднообрушающихся пород кровли. В периоды прохождения лавы, отрабатывающей нижний слой, под блоками труднообрушающихся пород кровли на расстоянии от места расположения передних трещин разлома, большем мощности пород непосредственной кровли угольного пласта, оставляют защитную угольную пачку. Мощность защитной угольной пачки принимают больше предельной мощности защитной угольной пачки, при снижении которой происходит ее разрушение. В периоды прохождения лавы под блоками труднообрушающихся пород кровли на расстоянии от передних трещин разлома, меньших мощности пород непосредственной кровли угольного пласта, отработку нижнего слоя ведут без оставления межслоевой защитной угольной пачки в кровле лавы. Изобретение направлено на уменьшение потерь угля и снижение вероятности пожаров. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ разработки мощных угольных пластов, включающий разделение пласта угля на два слоя плоскостями, параллельными плоскостям напластования пород, отработку верхнего и нижнего слоев лавами в нисходящем порядке с полным обрушением пород кровли в выработанном пространстве лав, оставление в кровле лавы, отрабатывающей нижний слой, межслоевой защитной угольной пачки, отличающийся тем, что определяют величину шага обрушения труднообрушающихся пород кровли в выработанном пространстве лав верхнего слоя, а также места расположения передних и задних трещин разлома, формирующих блоки труднообрушающихся пород кровли, межслоевую защитную угольную пачку в кровле лавы, отрабатывающей нижний слой, оставляют в периоды прохождения этой лавы под блоками труднообрушающихся пород кровли на расстоянии от передних трещин разлома, большем мощности пород непосредственной кровли угольного пласта, при этом мощность межслоевой защитной угольной пачки принимают больше предельной мощности защитной угольной пачки, при снижении которой происходит ее разрушение от веса пород непосредственной кровли, обрушившихся при отработке верхнего слоя.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в периоды прохождения лавы под блоками труднообрушающихся пород кровли на расстоянии от передних трещин разлома, меньшем мощности пород непосредственной кровли угольного пласта, отработку нижнего слоя ведут без оставления межслоевой защитной угольной пачки в кровле лавы.