СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНОГО ПОЛОГОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА С УСТОЙЧИВОЙ 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 длина подготавливаемого выемочного столба значительно сокращается, из-за чего значительно увеличиваются затраты на монтажно-демонтажные работы, и разработка такого пласта становится неэффективной.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ отработки пологого угольного пласта средствами механизации по камерно-столбовой системе разработки, включающий подготовку выемочного поля в слое у кровли пласта проведением вентиляционного и транспортного штреков, поочередное проведение выемочных камер с анкерным креплением бортов и кровли, их углубку и погашение междукамерных целиков диагональными заходками в два слоя - у кровли и почвы пласта [2].

Недостатками прототипа являются:

- использование скребкового конвейера для транспорта угля в выемочной камере; из-за этого, с одной стороны, по мере ведения очистных работ возникает необходимость в проведении монтажно-демонтажных работ, с другой - усложняется организация работ по расширению и креплению камеры;

- выемка заходок осуществляется только с одной стороны выемочной камеры, а это увеличивает необходимое их количество, т.е. объем проведения подготовительных выработок, в частности - камер.

Эти недостатки снижают эффективность разработки мощного пологого угольного пласта в два слоя по камерно-столбовой системе.

Целью изобретения является повышение эффективности разработки мощного пологого угольного пласта по камерно-столбовой системе за счет погашения междукамерных целиков двухсторонними диагональными заходками и замены транспортных средств непрерывного действия на средства цикличного действия.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки мощного пологого угольного пласта, включающем подготовку выемочного поля в слое у кровли пласта проведением вентиляционной и транспортной выработок, поочередное проведение выемочных камер от транспортной до вентиляционной выработки с анкерным креплением бортов и кровли, их углубку до почвы пласта, погашение междукамерных целиков диагональными заходками в два слоя с оставлением подзавальных целиков и транспорт отбитого угля в пределах выемочной камеры, первую выемочную камеру проводят по верхней границе, выемочного поля комбайном фронтального действия на всю ширину с транспортом отбитого угля до транспортной выработки самоходным вагоном, при обратном ходе комбайна осуществляют выемку угля в заходках ниже по падению пласта попеременно то в слое у кровли пласта, то в слое у его почвы с углубкой выемочной камеры наклонными съездами, вторую и последующие камеры проводят аналогичным образом ниже первой по падению пласта, а при обратном ходе комбайна осуществляют выемку угля в междукамерном целике в заходках по восстанию пласта и в массиве по его падению, причем угол наклона оси выемочной камеры, заходки и транспортной выработки к горизонту принимают не более допустимого для применяемых средств механизации, заходки в междукамерном целике располагают в шахматном порядке - заходку, вынимаемую из камеры, расположенной ниже по падению пласта, располагают в створе с подзавльным целиком, оставленном при ведении работ в камере выше по линии восстания пласта, а длину заходки принимают не более длины комбайна.

Сущность технического решения поясняется схемами. На фиг.1 показана технологическая схема подготовки и отработки выемочного поля; на фиг.2 - последовательность выемки заходок и углубки камеры; на фиг.3 - порядок отработки заходок в междукамерном целике.

Способ может быть реализован следующим образом. Выемочное поле мощного пологого угольного пласта 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). По верхней границе выемочного поля 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. При проведении камеры 5 проветривание осуществляется вентилятором местного проветривания, а после сбойки камеры 5 с вентиляционной выработкой 2 - за счет общешахтной депрессии.

После выхода комбайна 4 в вентиляционную выработку 2 его отгоняют на некоторое расстояние назад в камеру и начинают вынимать уголь со стороны падения пласта в диагональной заходке 8. При этом ось заходки направлена под углом 120...135 градусов к оси выемочной камеры, а к линии горизонта наклон заходки не более допустимого для комбайна. После выемки заходки 8 на длину комбайна 4, последний отгоняют назад по камере и, оставив подзавальный целик 9, начинают вынимать уголь в заходке 10.

После выемки угля в заходках 8 и 10, комбайн опять отгоняют на определенное расстояние по камере в сторону транспортной выработки и начинают работы по углубке камеры 5 до почвы пласта. Для этого комбайн 4 зарубают в почву камеры, образуя наклонный съезд 11. При этом угол наклона съезда 11 к горизонту принимают не более допустимого для комбайна и самоходного вагона.

Углубив часть камеры 5 до почвы пласта, тем же комбайном 4 приступают к выемке угля в заходке 12, располагая ее под заходкой 8.

После выемки заходки 12 у почвы пласта комбайн 4 перегоняют на почву слоя у кровли пласта и в том же порядке вынимают уголь в заходках 13 и 14, оставляя подзавальные целики 15 и 16. Затем выполняют следующий наклонный съезд 17, углубляя следующую часть камеры 5 до почвы пласта, и вынимают уголь в заходках 18 и 19. И так далее до тех пор, пока не будет отработана часть выемочного поля между транспортной 1 и вентиляционной 2 выработками, прилегающая к камере 5 со стороны падения пласта.

После выемки запасов, прилегающих к камере 5, комбайн 4 по выработке 1 перегоняют ниже по падению пласта и зарубают в угольный массив, чем начинают проведение следующей выемочной камеры 20 аналогично тому, как это было с камерой 5, и оставляют междукамерный целик 21, ширину которого принимают равной 2l_к·sin(180-α), где l_к - длина комбайна, м; α=120...135 - угол между осями камеры и заходки в плане, градус. После выхода комбайна 4 в вентиляционную выработку 2 и организации проветривания камеры 20 за счет общешахтной депрессии приступают к выемке угля в междукамерном целике 21 в заходках 22, 23 и 24, оставляя подзавальные целики 25 и 26, а затем в массиве ниже по падению пласта в заходках 27 и 28, оставляя подзавальный целик 29. При этом заходки 22, 23 и 24 располагают таким образом, чтобы забой заходки после ее выемки на длину комбайна оказался в подзавальном целике, образованном заходками, отработанными со стороны выемочной камеры 5, т.е. в шахматном порядке. Затем сооружают наклонный съезд 30, углубляя тем самым часть выемочной камеры 20 до почвы пласта, и вынимают уголь под заходкой 22. Далее как описано выше.

Таким образом, замена конвейера в выемочной камере на самоходный вагон позволяет свести до минимума затраты на монтажно-демонтажные работы, связанные со средствами транспорта угля в пределах выемочной камеры, а организация работы по выемке угля в диагональных заходках, расположенных в шахматном порядке, позволяет сократить объем работ по проведению выемочных камер, как более трудо- и материалоемких. Это свидетельствует о повышении эффективности разработки мощных пологих угольных пластов, т.е. достижении цели 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.96-101, рис.33, 34, 35 (прототип).

Изобретение относится к разработке мощных пологих пластов. Способ основан на камерно-столбовой системе разработки и включает подготовку выемочного поля в слое у кровли пласта проведением транспортной 1 и вентиляционной 2 выработок с поочередным проведением выемочных камер от транспортной 1 до вентиляционной 2 выработки в нисходящем порядке. При этом кровлю и борта выемочных камер 5, 20 крепят анкерной сталеполимерной крепью. Выемку угля ведут комбайном 4 фронтального действия в между камерных целиках 21 диагональными заходками 8, 10, 22, 23, направленными под углом 120...135 градусов к оси выемочной камеры с обеих сторон камеры. Кровлю заходки крепят анкерной крепью. Транспорт отбитого угля до транспортной выработки 1 осуществляют самоходным вагоном 6. Между заходками 8, 10, 13 оставляют подзавальные целики 8, 15. После выемки нескольких заходок в слое у кровли пласта тем же комбайном 4 углубляют выемочную камеру 20 до почвы пласта и вынимают крайнюю заходку 12 под соответствующей заходкой 8 в слое у кровли пласта, т.е. под анкерной крепью. После выемки заходки в слое у почвы пласта комбайн возвращают на почву камеры в слое у кровли пласта и осуществляют выемку еще нескольких заходок в этом слое. Затем опять углубляют камеру до почвы пласта и вынимают несколько заходок в слое у почвы пласта и т.д. Угол наклона оси выемочной камеры, заходок, транспортной и вентиляционной выработок и наклонных съездов к горизонту принимают не более допустимого для применяемых средств механизации очистных работ, а длину заходки - не более длины комбайна. Заходки, отрабатываемые со стороны последующей камеры в одном междукамерном целике, располагают в шахматном порядке относительно заходок, отработанных со стороны предыдущей камеры. Изобретение позволяет повысить эффективность разработки и заменить транспортные средства непрерывного действия на средства цикличного действия. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ разработки мощного пологого угольного пласта, включающий подготовку выемочного поля в слое у кровли пласта проведением вентиляционной и транспортной выработок, поочередное проведение выемочных камер от транспортной до вентиляционной выработки с анкерным креплением бортов и кровли, их углубку до почвы пласта, погашение междукамерных целиков диагональными заходками в два слоя с оставлением подзавальных целиков и транспорт отбитого угля в пределах выемочной камеры, отличающийся тем, что первую выемочную камеру проводят по верхней границе выемочного поля комбайном фронтального действия на всю ширину с транспортом отбитого угля до транспортной выработки самоходным вагоном, при обратном ходе комбайна осуществляют выемку угля в заходках ниже по падению пласта попеременно то в слое у кровли пласта, то в слое у его почвы с углубкой выемочной камеры наклонными съездами, вторую и последующие камеры проводят аналогичным образом ниже первой по падению пласта, при обратном ходе комбайна осуществляют выемку угля в междукамерном целике в заходках по восстанию пласта и в массиве по его падению, причем угол наклона оси выемочной камеры, заходки транспортной выработки и наклонного съезда к горизонту принимают не более допустимого для применяемых средств механизации, заходки в междукамерном целике располагают в шахматном порядке - заходку, вынимаемую из камеры, расположенной ниже по падению пласта, располагают в створе с подзавальным целиком, оставленным при ведении работ в камере выше по линии восстания пласта, а длину заходки принимают не более длины комбайна.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ширину междукамерного целика принимают равной

H=2l_k·sin(180-α),

где Н - ширина междукамерного целика, м;

l_k - длина комбайна, м;

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