СПОСОБ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ СВИТЫ КРУТОНАКЛОННЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ Российский патент 2015 года по МПК E21C41/00 E21C41/18 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к открыто-подземной разработке мощных крутонаклонных угольных пластов горизонтальными слоями мобильными средствами механизации, применяемыми при ведении подземных горных работ, и может быть использовано при освоении запасов, непригодных по экономическим, технологическим или экологическим причинам ни для открытой, ни для подземной разработки.

Известен способ открыто-подземной разработки свиты угольных пластов, осуществляемый с дневной поверхности. Способ включает удаление наносов проведением вскрывающей траншеи, сооружение на дне траншеи рабочей площадки на уровне почвы разрабатываемого пласта, выемку угля в стороне от рабочей площадки путем проведения параллельных выработок прямоугольного сечения, выдачу отбитого угля по выработке на рабочую площадку и погрузку его в транспортное средство или складирование в штабель. По мере отработки верхнего пласта свиты траншею углубляют до уровня почвы следующего пласта [1]. Недостатком аналога является использование для добычи угля комплекса глубокой разработки пласта, который не способен разрабатывать крутонаклонные пласты.

Известен также способ открыто-подземной разработки мощных крутых и крутонаклонных угольных пластов, принятый в качестве прототипа, включающий предварительную подготовку фронта очистных работ, путем сооружения рабочей площадки на уступе борта существующего разреза, связанном с выходом пласта, проведение наклонной выработки с рабочей площадки до уровня нижележащего горизонтального слоя, формирование на нем слоевой камеры и выемку угля в слое мобильными средствами механизации, последующее углубление наклонной выработки до нижележащего слоя с оставлением соразмерных целиков между слоями, выдачу отбитого угля по выработке на рабочую площадку и погрузку его в транспортное средство или на временный склад [2].

Недостатками этого способа являются:

- при сооружении рабочей площадки на уступе угольного разреза проведение наклонной выработки возможно только с одной стороны свиты пластов, что повышает объем проведения выработок по породе при вскрытии верхнего пласта;

- при разработке участка угольного месторождения, не освоенного открытыми горными работами, существует неопределенность с обоснованием места сооружения рабочей площадки и заложения на ней устья наклонной выработки;

- проекция оси наклонной выработки на дневную поверхность параллельна линии простирания пласта, поэтому при переходе с одного слоя на другой увеличивается расстояние от забоя наклонной выработки до пласта, что увеличивает объем проведения выработок по породе.

Перечисленные недостатки снижают эффективность разработки свиты крутонаклонных угольных пластов.

Цель изобретения - повышение эффективности разработки свиты угольных пластов за счет рационального размещения рабочей площадки в границах горного отвода и устья наклонной выработки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе открыто-подземной разработки свиты крутонаклонных угольных пластов, включающем предварительную подготовку фронта очистных работ в границах горного отвода, путем сооружения рабочей площадки на уровне выхода пласта, проведение наклонной выработки с рабочей площадки до уровня нижележащего горизонтального слоя, формирование на нем слоевой камеры и выемку угля в слое мобильными средствами механизации, последующее углубление наклонной выработки до нижележащего слоя с оставлением соразмерных целиков между слоями, выдачу отбитого угля по выработке на рабочую площадку и погрузку его в транспортное средство или на временный склад, в соответствии с данным техническим решением на дневной поверхности горного отвода устья наклонных выработок располагают на линии выхода под наносы внутреннего пласта свиты нерабочей мощности, устье первой наклонной выработки располагают от границы по простиранию, в направлении которой намечено ее проведение, на расстоянии, равном суммарной длине проекций на дневную поверхность планируемой наклонной выработки и выемочной камеры, устье второй - на таком же расстоянии от устья первой, третьей - от устья второй и так до последней, причем выемку угля в слое ведут в направлении той же границы, формирование слоевой камеры осуществляют на сопряжении наклонной выработки со слоевым квершлагом, которым вскрывают все пласты свиты рабочей мощности, а при проведении последней наклонной выработки, после выемки угля в слое в направлении той же границы, осуществляют выемку угля в пластах, залегающих выше пласта, по которому проводят наклонную выработку, в направлении противоположной границы горного отвода по простиранию.

Сущность технического решения поясняется схемами. На фиг. 1 показана схема, поясняющая формирование рабочей площадки и расположения устья наклонной выработки относительно границ участка; на фиг. 2 - схема вскрытия и подготовки выемочного участка; на фиг. 3 - схема раскройки горного отвода на выемочные участки (вид в плане).

Способ осуществляют при разработке свиты мощных крутонаклонных пластов, содержащей внутренний пласт нерабочей мощности. В границах горного отвода предприятия намечают место для рабочей площадки. При этом по линии вкрест простирания пластов намечают точку над выходом под наносы внутреннего пласта свиты нерабочей мощности, а по линии простирания - с учетом технических характеристик применяемых средств механизации и горно-геологических условий.

Рабочую площадку 1 сооружают на дневной поверхности удалением наносов 2 над выходом пласта 3 нерабочей мощности. Удаленные наносы складируют в породном отвале 4, сооружаемом вокруг рабочей площадки. С рабочей площадки 1 проходческим комбайном 5 со стреловидным исполнительным органом, например типа ГПКС, и самоходным вагоном 6, например типа В15К, проводят прямолинейную наклонную выработку 7 по пласту 3 под углом, допустимым для указанных средств механизации, например 9 градусов, в сторону ближней границы участка по линии простирания. Поскольку пласт 3 нерабочей мощности, то выработку 7 проводят с присечкой пород кровли и почвы. Выработку 7 крепят металлической рамной крепью с железобетонной затяжкой.

На глубине ниже зоны выветренного угля (допустим 15 м) на мощность вынимаемого слоя (для ГПКС это 4,6 м) проведение выработки 7 останавливают и сооружают горизонтальную слоевую камеру I. При такой глубине заложения слоевой камеры I длина наклонной выработки 7 составит 125-135 м. После сооружения слоевой камеры I в выработке 7 монтируют став ленточного телескопического конвейера 8, например типа 1ЛТП80, привод которого располагают на рабочей площадке. Вплотную к хвостовой части конвейера устанавливают бункер-перегружатель 9, например типа БП-15.

Комбайном 5 проводят квершлаг 10 в сторону пласта 11, который плавным закруглением внедряют в этот пласт в сторону ближней границы участка по простиранию, т.е. в ту же сторону, что и направление проведения наклонной выработки. Далее производят очистные работы в выемочной камере 12 первого слоя: комбайном 5 отбивают уголь пласта 11, грузят его в самоходный вагон 6, который доставляет его в слоевую камеру I, где посредством бункера-перегружателя 9 перегружает на ленточный конвейер 8.

После подхода комбайна к границе участка по простиранию очистные работы останавливают; сокращают длину ленточного конвейера 8, бункер-перегружатель 9 и вагон 6 устанавливают в наклонной выработке в линию; комбайн в слоевой камере разворачивают и начинают проведение квершлага 10 в противоположную сторону - в сторону нижнего пласта свиты 13. Квершлаг 10 плавным закруглением внедряют в пласт 13 и начинают очистные работы в выемочной камере 14 аналогичным образом.

После выемки угля в выемочной камере 14 комбайн 5 возвращают в слоевую камеру I и приступают к удлинению наклонной выработки 7 до уровня следующего слоя, который принимают с учетом мощности вынимаемого слоя и оставления соразмерных междукамерных целиков 15; сооружают на этом уровне слоевую камеру II и далее, как описано выше. Затем подготавливают третий слой с сооружением слоевой камеры III и т.д. Количество слоев может быть принято из условий, определяемых горно-геологическими и горнотехническими факторами (горное давление, физическая прочность угля и вмещающих пород, условия проветривания и т.д.).

По окончании выемки угля в выемочных камерах 12 и 14 обоих пластов (11 и 13) средства механизации выводят на дневную поверхность, где со следующей рабочей площадки начинают проведение следующей наклонной выработки. При этом расстояние L между рабочими площадками по линии простирания свиты разрабатываемых пластов принимают примерно равным (но не меньше) суммарной длине проекций в плане наклонной выработки 7 и одной из выемочных камер 12 или 14.

При проведении последней наклонной выработки в данном горном отводе выемку угля в пластах, залегающих ниже пласта, по которому проводят данную выработку, осуществляют так, как описано выше, а в пластах свиты, залегающих выше - в обоих направлениях, т.е. в направлении и ближней и дальней границ горного отвода по простиранию.

Данный способ не требует большой площади дневной поверхности для осуществления разработки свиты угольных пластов, более того, после вывода средств механизации на дневную поверхность, вскрышные породы должны быть возвращены на рабочую площадку с целью восстановления нарушенного ландшафта.

Способ предусматривает ведение горных работ на относительно небольшой глубине с незначительным горным давлением, поэтому не требует крепления выемочных камер.

Данным способом можно осваивать запасы, сосредоточенные в пластах, которые по тем или иным причинам не могут разрабатываться ни открытым, ни подземным способами (например, для строительства угольного разреза объем запасов недостаточен, а для разработки подземным способом нет эффективных технологий и средств разработки крутонаклонных пластов).

Все перечисленное свидетельствует о повышении эффективности разработки свиты крутонаклонных угольных пластов, т.е. о достижении цели изобретения.

Источники информации

1. Пат. Российской Федерации № 2285121, МПК Е21С 41/00. Способ открыто-подземной разработки свиты пологих угольных пластов / Ялевский В.Д., Федорин В.А., Анферов Б.А., Варфоломеев Е.Л., Кассина О.В.; патентообладатель ИУУ СО РАН. №2005111613; заявл. 19.04.2005; опубл. 10.10.2006, бюл. №28.

2. Пат. Российской Федерации № 2490454, МПК Е21С 41/00. Способ открыто-подземной разработки мощного крутонаклонного угольного пласта / Анферов Б.А., Кузнецова Л.В.; патентообладатель ИУ СО РАН. №2012109088; опубл. 20.08.2013, бюл. №23 (прототип).

Способ открыто-подземной разработки свиты крутонаклонных угольных пластов включает деление горного отвода на участки, на дневной поверхности каждого участка сооружают рабочую площадку путем удаления наносов над внутренним пластом нерабочей мощности. На выходе этого пласта закладывают устье наклонной выработки, которую проводят в сторону одной из границ горного отвода по простиранию пластов. Наклонную выработку проводят прямолинейно по пласту нерабочей мощности с присечкой пород кровли и почвы до уровня нижележащего горизонтального слоя, где формируют горизонтальную слоевую камеру. Из слоевой камеры проводят квершлаг сначала в сторону вышележащих пластов, потом - в обратную, вскрывая тем самым все пласты свиты рабочей мощности. Выемку угля в слое ведут мобильными средствами механизации в горизонтальной выемочной камере до одной из границ горного отвода по простиранию последовательно во всех пластах свиты рабочей мощности. Затем наклонную выработку углубляют до уровня следующего нижележащего слоя с оставлением соразмерных целиков между слоями. Выдачу отбитого угля по наклонной выработке осуществляют ленточным конвейером. Устье каждой последующей наклонной выработки закладывают на следующей рабочей площадке на расстоянии от предыдущей, примерно равном суммарной длине в плане проекций наклонной выработки и отработанной выемочной камеры. На заключительном этапе при проведении последней наклонной выработки осуществляют выемку угля в нижележащих пластах, как описано выше, а в вышележащих - так же и в направлении противоположной границы горного отвода по простиранию. На отработанных рабочих площадках восстанавливают нарушенный ландшафт. Изобретение позволяет повысить эффективность разработки свиты пластов. 3 ил.

Способ открыто-подземной разработки свиты крутонаклонных угольных пластов, включающий предварительную подготовку фронта очистных работ в границах горного отвода, путем сооружения рабочей площадки на уровне выхода пласта, проведение наклонной выработки с рабочей площадки до уровня нижележащего горизонтального слоя, формирование на нем слоевой камеры и выемку угля в слое мобильными средствами механизации, последующее углубление наклонной выработки до нижележащего слоя с оставлением соразмерных целиков между слоями, выдачу отбитого угля по выработке на рабочую площадку и погрузку его в транспортное средство или на временный склад, отличающийся тем, что на дневной поверхности горного отвода устья наклонных выработок располагают на линии выхода под наносы внутреннего пласта свиты нерабочей мощности, устье первой наклонной выработки располагают от границы по простиранию, в направлении которой намечено ее проведение, на расстоянии, равном суммарной длине проекций на дневную поверхность планируемой наклонной выработки и выемочной камеры, устье второй - на таком же расстоянии от устья первой, третьей - от устья второй и так до последней, причем выемку угля в слое ведут в направлении той же границы, формирование слоевой камеры осуществляют на сопряжении наклонной выработки со слоевым квершлагом, которым вскрывают все пласты свиты рабочей мощности, а при проведении последней наклонной выработки, после выемки угля в слое в направлении той же границы, осуществляют выемку угля в пластах, залегающих выше пласта, по которому проводят наклонную выработку, в направлении противоположной границы горного отвода по простиранию.