СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНОГО ПОЛОГОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА УЧАСТКАМИ НЕПРАВИЛЬНОЙ ФОРМЫ С ОГРАНИЧЕННЫМИ ЗАПАСАМИ И ОСЛАБЛЕННОЙ КРОВЛЕЙ Российский патент 2008 года по МПК E21C41/18 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к способам разработки мощных пологих угольных пластов, и может быть использовано при разработке других пластовых полезных ископаемых.

Известен слоевой способ выемки мощных пологих угольных пластов с гибким перекрытием, включающий подготовку выемочных полей в каждом слое путем проведения вентиляционных и транспортных выработок и их соединения вентиляционными и конвейерными печами. Верхний монтажный слой вынимают с настилкой на почве слоя гибкого разделяющего перекрытия. Нижний слой вынимают под защитой гибкого перекрытия забоем с отставанием во времени не менее 3 месяцев от верхнего слоя с тем, чтобы до начала работ в забое нижнего слоя произошла посадка основной кровли. Разработка каждого слоя ведется по системе разработки «Длинные столбы по простиранию» с применением очистных механизированных комплексов [1].

Недостаток способа состоит в том, что при разработке нарушенных пластов с непереходимыми геологическими нарушениями размеры выемочных полей сокращаются. Затраты на монтажно-демонтажные работы возрастают, разработка такого пласта становится не эффективной.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ отработки пологого угольного пласта средствами механизации по камерно-столбовой системе разработки, включающий подготовку выемочного поля проведением вентиляционного и транспортного штреков, поочередное проведение выемочных камер и погашение междукамерных целиков заходками, шириной, зависящей от устойчивости кровли, выемку угля комбайном фронтального действия и транспортировку отбитого угля до транспортного штрека самоходным вагоном. Область применения способа - запасы на участках неправильной формы и ограниченных размеров, содержащих угольные пласты с углом залегания до 15 градусов [2].

Недостатками способа являются:

- ограниченная область применения, обусловленная пластами, в основном, средней мощности и нижней границы диапазона мощных пластов;

- проветривание заходок осуществляется вентиляторами местного проветривания, что снижает возможную нагрузку на забой;

- повышенная опасность ведения очистных работ в заходках из-за отсутствия крепления кровли в них.

Перечисленные недостатки снижают эффективность разработки пологих пластов на участках неправильной формы.

Целью изобретения является повышение эффективности разработки пологих угольных пластов на участках ограниченных размеров за счет расширения области применения способа при разработке мощных пластов наклонными слоями.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки мощного пологого угольного пласта участками неправильной формы с ограниченными запасами и ослабленной кровлей, включающем подготовку выемочного поля проведением транспортной и вентиляционной выработок, поочередное проведение выемочных камер от транспортной до вентиляционной выработки, погашение междукамерных целиков заходками, выемку угля комбайном фронтального действия и транспортировку отбитого угля до транспортного штрека самоходным вагоном, подготовку выемочного поля осуществляют в слое у кровли пласта с креплением кровли и бортов камер анкерной сталеполимерной крепью, выемку камер осуществляют в нисходящем порядке, погашение междукамерных целиков осуществляют в обратном порядке заходками длиной, равной длине комбайна, ориентированной под углом 120...135 градусов к оси камеры, кровлю в заходках крепят анкерной крепью, после отработки нескольких заходок тем же комбайном осуществляют углубку выемочной камеры до почвы пласта наклонным съездом и выемку заходки под закрепленной кровлей соответствующей заходки слоя у кровли пласта, причем угол наклона оси выемочных камер и заходок принимают не более допустимого для применяемых средств механизации, а ширину заходки в слое у почвы пласта принимают уже соответствующей заходки в слое у кровли пласта и оставляют предохранительные бермы по обеим сторонам заходки.

Сущность технического решения поясняется схемами. На фиг.1 показана схема подготовки выемочного поля неправильной формы; на фиг.2 - порядок отработки заходок в междукамерном целике и углубки выемочной камеры.

Способ может быть реализован следующим образом. Выемочное поле участка неправильной формы подготавливают проведением в слое у кровли пласта транспортной 1 и вентиляционной 2 выработок, причем это могут быть штреки, уклоны, печи и т.д. В транспортной выработке 1 монтируют конвейер 3 (ленточный или скребковый). Комбайном фронтального действия 4 от транспортной 1 до вентиляционной 2 выработки вынимают камеру 5, ось которой наклонена к линии горизонта на угол не более допустимого для применяемых средств механизации. При этом угол наклона оси камеры 5 обеспечивает отведение шахтных вод в сторону выработки 1, а транспорт отбитого угля в камере до транспортной выработки 1 осуществляют самоходным вагоном 6. Кровлю и борта камеры поддерживают сталеполимерной анкерной крепью 7.

Вслед за камерой 5 ниже по падению пласта в том же порядке вынимают камеру 8. При этом между камерами 5 и 8 оставляют междукамерный целик 9. Затем приступают к выемке следующей камеры 10 ниже по падению пласта с оставлением междукамерного целика 11 и к выемке междукамерного целика 9 заходками. Причем порядок выемки заходок - от вентиляционной к транспортной выработке.

Комбайном 4 из камеры 8 в сторону камеры 5 и вентиляционной выработки 2 под углом 120...135 градусов к оси камеры 8 вынимают заходку 12, прорезая междукамерный целик 9. При этом проветривание заходки осуществляется частично за счет общешахтной депрессии и частично за счет пылеотсасывающей установки комбайна 4. В кровле заходки 12 возводят анкерную крепь. Затем комбайн 4 отгоняют по камере 8 в сторону выработки 1 и аналогичным образом вынимают заходку 13, оставляя между заходками 12 и 13 подзавальный целик 14.

После выемки заходки 13 комбайн 4 опять отгоняют назад по камере 8 и начинают углублять камеру 8. Для этого комбайн 4 зарубают в почву камеры 8 и осуществляют выемку угля, образуя наклонный съезд 15. После этого приступают к выемке угля в слое у почвы пласта в заходке 16, располагая ее под заходкой 12, таким образом - под кровлей, закрепленной анкерной крепью еще в заходке 12. При этом по ширине заходку 16 вынимают уже, чем заходку 12, образуя тем самым предохранительные бермы 17 по обеим сторонам заходки 16.

После выемки заходки 16 комбайн 4 перегоняют на почву слоя у кровли пласта и приступают к выемке заходки 18, а затем и 19 в том же порядке. Далее комбайном 4 опять углубляют камеру 8 съездом 20 и вынимают заходки 21 и 22 подобно тому, как это описано выше.

По мере выемки междукамерного целика 9 осуществляют проведение камеры 10 и таким образом подготавливают к выемке междукамерный целик 11 и т.д.

Чтобы длина заходки была примерно равна длине используемого комбайна (именно в этом случае проветривание заходки можно обеспечить частично за счет общешахтной депрессии и частично за счет пылеотсасывающей установки комбайна), ширину междукамерного целика принимают из расчета: H=l_К·sin(180-α), где H - ширина междукамерного целика, м; l_К - длина комбайна, м; α=120...135 - угол между осями камеры и заходки в плане, градус.

Таким образом, выемка заходок длиной, примерно равной длине комбайна, позволяет проветривать их частично за счет общешахтной депрессии и частично за счет использования пылеотсасывающей установки комбайна, создающей разрежение в зоне очистного забоя; за счет крепления кровли в заходках у кровли пласта появилась возможность вынимать уголь в соответствующих заходках в слое у почвы пласта, но уже без выполнения операций по креплению; за счет оставления предохранительных берм в заходках у почвы пласта повышается устойчивость бортов заходки; за счет организации послойной выемки область применения способа расширилась на запасы, сосредоточенные в мощных пологих пластах. Все это свидетельствует о повышении эффективности разработки пологих угольных пластов, а это и есть цель изобретения.

Источники информации

1. А.с. СССР № 1697479 (аналог).

2. Технология отработки пологих и наклонных угольных пластов по камерно-столбовой системе в сложных горно-геологических условиях: учебное пособие / А.В.Ремезов, П.В.Егоров, С.И.Калинин и др. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2005, с.18-19, рис.5 (прототип).

Способ разработки мощного пологого угольного пласта участками неправильной формы с ограниченными запасами и ослабленной кровлей основан на камерно-столбовой системе разработки и включает подготовку выемочного поля в слое у кровли пласта проведением транспортной 1 и вентиляционной 2 выработок и поочередным проведением выемочных камер 5, 8 от транспортной до вентиляционной выработки в нисходящем порядке. При этом кровлю и борта выемочных камер крепят анкерной сталеполимерной крепью 7. Выемку угля ведут комбайном 4 фронтального действия в междукамерных целиках 9 заходками 12, направленными под углом 120...135 градусов к оси выемочной камеры 8 в сторону вентиляционной выработки 2. Кровлю заходки крепят анкерной крепью 7. Транспорт отбитого угля до транспортной выработки осуществляют самоходным вагоном 6. Между заходками 12-13 оставляют подзавальные целики 14. После выемки нескольких заходок в слое у кровли пласта тем же комбайном 4 углубляют выемочную камеру 8 до почвы пласта и вынимают крайнюю заходку 16 под соответствующей заходкой 12 в слое у кровли пласта, т.е. под анкерной крепью. При этом ширину заходки 16 в слое у почвы пласта принимают уже, чем в слое у кровли пласта, образуя тем самым предохранительные бермы по обеим сторонам заходки. После выемки заходки 16 в слое у почвы пласта комбайн 4 возвращают на почву камеры в слое у кровли пласта и осуществляют выемку еще нескольких заходок 18,19 в этом слое. Затем опять углубляют камеру 8 до почвы пласта и вынимают несколько заходок 21, 22 в слое у почвы пласта и т.д. Угол наклона оси выемочной камеры и заходок к горизонту принимают не более допустимого для применяемых средств механизации очистных работ, а длину заходки - не более длины комбайна. Изобретение позволяет повысить эффективность разработки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ разработки мощного пологого угольного пласта участками неправильной формы с ограниченными запасами и ослабленной кровлей, включающий подготовку выемочного поля проведением транспортной и вентиляционной выработок, поочередное проведение выемочных камер от транспортной до вентиляционной выработки, погашение междукамерных целиков заходками, выемку угля комбайном фронтального действия и транспортировку отбитого угля до транспортного штрека самоходным вагоном, отличающийся тем, что подготовку выемочного поля осуществляют в слое у кровли пласта с креплением кровли и бортов камер анкерной сталеполимерной крепью, выемку камер осуществляют в нисходящем порядке, погашение междукамерных целиков осуществляют в обратном порядке заходками длиной, равной длине комбайна, ориентированной под углом 120÷135° к оси камеры, кровлю в заходках крепят анкерной крепью, после отработки нескольких заходок тем же комбайном осуществляют углубку выемочной камеры до почвы пласта наклонным съездом и выемку заходки под закрепленной кровлей соответствующей заходки слоя у кровли пласта, причем угол наклона оси выемочных камер и заходок принимают не более допустимого для применяемых средств механизации, а ширину заходки в слое у почвы пласта принимают уже соответствующей заходке в слое у кровли пласта и оставляют предохранительные бермы по обеим сторонам заходки.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ширину междукамерного целика принимают равной

H=l_К·sin(180-α),

где Н - ширина междукамерного целика, м;

l_К - длина комбайна, м;

α=120÷135 - угол между осями камеры и заходки в плане, градус.