СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОЙ РАЗРАБОТКИ И ТРАНСПОРТИРОВКИ МОЩНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ С ПУСТОЙ ПОРОДОЙ И ЗАКЛАДКИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА ПУСТОЙ ПОРОДОЙ Российский патент 2018 года по МПК E21C41/16 E21C41/18 E21F15/00 E21D23/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу раздельной разработки и транспортировки мощных угольных пластов с пустой породой и закладки выработанного пространства пустой породой, что особенно подходит для полностью механизированной технологии угледобычи с твердой закладкой.

Предпосылки создания изобретения

В значительном количестве угольных шахт в Китае извлекаемые угольные пласты содержат слои пустой породы различной толщины. В прошлом в большинстве добывающих шахт при выборе схемы добычи угольного пласта с пустой породой схема добычи в основном определялась накопленным опытом в соответствии с конкретными обстоятельствами; такой выбор неизбежно содержал некоторую долю безрассудства и в некоторых случаях даже приводил к серьезным тратам ресурсов и экономическим потерям. Наряду с экономическим развитием и социальным прогрессом было достигнуто соглашение по вопросу социальной ответственности предприятий.

Чтобы сохранить скудные ресурсы Китая, правительство предприняло ряд мер, чтобы заставить предприятия отказаться от хищнической эксплуатации и повысить производительность добычи полезных ископаемых и коэффициент использования соответствующих ресурсов. Кроме того, твердые отходы пустой породы, получаемые при добыче угля, должны составлять 15-25% от общей выработки. Накопительный объем пустой породы, переведенной в отходы в прошлом в Китае составлял около 4,5 млрд. тонн, и количество отходов все еще увеличивается со скоростью 150-200 миллионов тонн в год. Точно так же в США ежегодно производится 150 миллионов тонн пустой породы, и 30% угля, обогащаемого промывкой, смывается в отходы как пустая порода.

Произвольное захоронение пустой породы является серьезной угрозой для окружающей среды. Кроме того, в последние годы потребители угля выдвигают все более высокие требования к качеству угля в связи с перенасыщением угольного рынка. Следовательно, качество угля стало ключевым фактором, оказывающим непосредственное влияние на выживание и развитие угледобывающих предприятий. Учитывая эти проблемы, для достижения гармоничного развития природных богатств и охраны окружающей среды необходимо искать новые разумные технические подходы к разработке и использованию минеральных ресурсов, защите наземных сооружений и подземных водных ресурсов, а также защите или преобразованию наземной инфраструктуры.

Длительный анализ и исследования показали, что были достигнуты некоторые успехи в полностью механизированной слоевой выемке мощных угольных пластов с пустой породой методом обрушения. Однако полностью механизированная добыча с обрушением не позволяет достичь высокого коэффициента извлечения полезных ископаемых; кроме того, уголь смешан с пустой породой; следовательно, качество угля низкое, загрузка оборудования по обогащению угля на поверхности земли для удаления примесей пустой породы увеличивается, и, соответственно, увеличивается стоимость добычи.

Более того, полностью механизированная слоевая добыча и добыча методом обрушения приводит к проблеме утилизации пустой породы на поверхности земли. Поэтому делом особой важности становится совершенствование методики раздельной добычи и транспортировки угля и пустой породы из мощных угольных пластов с пустой породой и закладки выработанного пространства пустой породой для повышения степени извлечения угля, улучшения его качества и реализации размещения пустой породы в скважине. Такая технология имеет широкие перспективы применения.

Содержание изобретения

Техническая проблема:

для преодоления недостатков существующих технических решений настоящее изобретение представляет способ добычи угля для раздельной разработки и транспортировки мощных угольных пластов с пустой породой и закладки выработанного пространства пустой породой, способ простой в эксплуатации и позволяет достичь высокой степени извлечения угля и полноты заполнения отработанного пространства.

Техническая схема:

Способ раздельной разработки и транспортировки мощных угольных пластов с пустой породой и закладки выработанного пространства пустой породой в соответствии с настоящим изобретением включает в себя:

прокладку транспортного штрека и дорожного полотна, расположенных параллельно в шахте, и образование выруба от транспортного штрека или дорожного полотна для сообщения с дорожным полотном с образованием тем самым открытого забоя;

размещение оборудования для транспортировки угля, включая передний погрузчик с реверсивным механизмом, переднюю дробилку и ленточный конвейер, в транспортном штреке;

размещение оборудования для транспортировки пустой породы, включая погрузчик пустой породы с реверсивным механизмом, загружающий подающий скребок и заднюю дробилку пустой породы, на дорожном полотне;

размещение оборудования для разработки угля, разработки пустой породы и для закладки выработанного пространства, включая угольный комбайн, передний скребковый конвейер, гидравлические крепи и задний засыпающий скребковый конвейер, в открытом забое; способ добычи угля реализуют следующим образом:

a. запуск угольного комбайна и разрез верхнего угольного слоя путем выреза из пласта трехгранной призмы с помощью наклонного реза в двух направлениях,

транспортировка угля вниз к транспортному штреку через передний скребковый конвейер и далее

транспортировка угля из очистного забоя с помощью ленточного конвейера в транспортном штреке;

b. остановка угольного комбайна после достижения раздела уголь-скальная порода,

очистка пространства вдоль пути машины от плавающего угля,

передвижение гидравлических крепей на расстояние 5-8 м позади угольного комбайна для следования за комбайном;

c. регулировка высоты барабана угольного комбайна,

добыча пустой породы,

запуск обратного хода переднего скребкового конвейера и

транспортировка пустой породы вверх через передний скребковый конвейер к дорожному полотну;

d. перемещение пустой породы от погрузчика с механизмом обратного хода к загружающему подающему скребку в конце очистного забоя,

дробление пустой породы с помощью задней дробилки пустой породы,

транспортировка дробленой пустой породы к заднему засыпающему скребковому конвейеру, а затем

засыпка дробленой пустой породы из разгрузочного отверстия заднего засыпающего скребкового конвейера в выработанное пространство;

e. остановка угольного комбайна до достижения раздела скальная порода-уголь,

транспортировка пустой породы из забоя на передний скребковый конвейер и

очистка пространства вдоль пути машины от завалов пустой породы;

f. разработка нижнего угольного пласта с помощью угольного комбайна,

осуществляемое время от времени передвижение переднего скребкового конвейера на расстояние 5-8 м позади угольного комбайна для следования за комбайном и

завершение одного этапа работы по добыче угля и засыпке пустой породы;

g. повтор шагов а-f для осуществления следующего этапа работы по добыче угля и засыпке пустой породы до завершения работ по добыче угля и засыпке пустой породы в очередном очистном забое.

Достоинства

Предложенный в настоящем изобретении способ может быть использован для полностью механизированной разработки мощных угольных пластов с пустой породой с твердой закладкой, особенно хорошо подходит для разработки мощных угольных пластов с пустой породой с толщиной угольного пласта 4-6 м и толщиной пустой породы 1-2 м.

Так как уголь и пустая порода добываются и транспортируются отдельно в процессе добычи угля, и пустая порода засыпается в отработанное пространство, то коэффициент извлечения угля увеличивается, а загрузка оборудования по обогащению угля на поверхности земли снижается; кроме того, так как добытая пустая порода засыпается непосредственно в выработанное пространство, то, с одной стороны, пустая порода эффективно утилизируется, даже не поднимаясь на поверхность земли; таким образом, рабочая нагрузка вспомогательных систем грузовых перевозок и стоимость перевозок пустой породы снижаются, утилизация пустой породы на поверхности земли уменьшается, и, таким образом, решается ряд экологических и природоохранных проблем, связанных с размещением отходов пустой породы, улучшается экологическое состояние среды обитания в районе шахты; с другой стороны, закладка пустой породы в выработанное пространство является полезной для уменьшения сдвига породы и снижения пластового давления в очистном забое, а также для снижения обрушения боковых пород в очистной забой.

Кроме того, настоящее изобретение создает новый технический подход для разработки мощных угольных пластов с пустой породой в Китае.

Метод легок, прост в эксплуатации, позволяет достичь высокого коэффициента извлечения и высокую эффективность производства, а также имеет широкую сферу применения.

Описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой план расположения очистного забоя в настоящем изобретении;

Фиг. 2 отображает схему транспортировки угля в очистном забое в настоящем изобретении;

Фиг. 3 отображает схему транспортировки и закладки пустой породы в настоящем изобретении;

Фиг. 4 представляет собой вид в разрезе добычи угля в верхнем слое в настоящем изобретении;

Фиг. 5 представляет собой вид в разрезе добычи пустой породы в настоящем изобретении;

Фиг. 6 представляет собой вид в разрезе добычи угля в нижнем слое в настоящем изобретении;

Фиг. 7 отображает схему оборудования на дорожном полотне в настоящем изобретении.

На чертежах: 1 - транспортный штрек; 2 - дорожное полотно; 3 - передний погрузчик с механизмом обратного хода; 4 - передняя дробилка; 5 - ленточный конвейер; 6 - погрузчик пустой породы с механизмом обратного хода; 7 - загружающий подающий скребок; 8 - задняя дробилка пустой породы; 9 - угольный комбайн; 10 - передний скребковый конвейер; 11 - гидравлические крепи; 12 - задний засыпающий скребковый конвейер; 13 - машинная дорога; 14 - выработанное пространство; 15 - разгрузочное отверстие; 16 - верхний угольный пласт; 17 - пласт пустой породы; 18 - нижний угольный пласт.

Варианты осуществления изобретения

Ниже следует описание примера осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Способ добычи угля для раздельной разработки и транспортировки мощных угольных пластов с пустой породой и закладки выработанного пространства пустой породой в соответствии с настоящим изобретением включает в себя: прокладку транспортного штрека 1 и дорожного полотна 2, расположенных параллельно в шахте, и образование выруба от транспортного штрека 1 или дорожного полотна 2 для соединения транспортного штрека 1 с дорожным полотном 2 с образованием таким образом открытого забоя; размещение оборудования для транспортировки угля, включая передний погрузчик с реверсивным механизмом 3, переднюю дробилку 4 и ленточный конвейер 5 в транспортном штреке 1; размещение оборудования для транспортировки пустой породы, включая погрузчик пустой породы с реверсивным механизмом 6, загружающий подающий скребок 7 и заднюю дробилку 8 пустой породы на дорожном полотне 2; размещение оборудования для разработки угля, пустой породы и для закладки выработанного пространства, включая угольный комбайн 9, передний скребковый конвейер 10, гидравлические крепи 11 и задний засыпающий скребковый конвейер 12 в открытом забое; запуск угольного комбайна 9 и разрез верхнего угольного слоя 16 путем выреза из пласта трехгранной призмы с помощью наклонного реза в двух направлениях, транспортировка угля вниз через передний скребковый конвейер 10 к транспортному штреку, и далее транспортировка угля из очистного забоя с помощью ленточного конвейера 5 в транспортном штреке 1; остановка угольного комбайна после достижения раздела уголь-скальная порода, очистка пространства вдоль пути 13 машины от плавающего угля, передвижение гидравлических крепей 11 на расстояние 5-8 м позади угольного комбайна для следования за комбайном; регулировка высоты барабана угольного комбайна 9, разработка пласта 17 пустой породы, запуск обратного хода переднего скребкового конвейера 10 и транспортировка пустой породы вверх через передний скребковый конвейер 10 к дорожному полотну 2; перемещение пустой породы от погрузчика 6 пустой породы с механизмом обратного хода к загружающему подающему скребку 7 в конце очистного забоя, дробление пустой породы с помощью задней дробилки 8 пустой породы, транспортировка дробленой пустой породы к заднему засыпающему скребковому конвейеру 12, а затем засыпка дробленой пустой породы из разгрузочного отверстия 15 заднего засыпающего скребкового конвейера 12 в выработанное пространство 14; остановка угольного комбайна до достижения раздела скальная порода-уголь, транспортировка пустой породы из забоя на передний скребковый конвейер 10 и очистка пространства вдоль пути 13 машины от завалов пустой породы; разработка нижнего угольного пласта 18 с помощью угольного комбайна, периодическое передвижение переднего скребкового конвейера 10 на расстояние 5-8 м позади угольного комбайна для следования за комбайном, и завершение одного этапа работы по добыче угля и засыпке пустой породы; повтор вышеописанных шагов для осуществления следующего этапа работы по добыче угля и засыпке пустой породы до завершения работ по добыче угля и засыпке пустой породы в очередном очистном забое.

Вариант осуществления 1

Методика раздельной добычи и транспортировки угля и пустой породы применяется в угольной шахте. Площадь выработанного пространства для засыпки пустой породой состоит из верхнего угольного пласта угольного пласта 2-2, пласта пустой породы и нижнего угольного пласта угольного пласта 2-2, в котором верхний угольный пласт пласта 2-2 имеет толщину 2,2 м, пласт пустой породы имеет толщину 1,1 м, а нижний угольный пласт пласта 2-2 имеет толщину 1,2 м;

(1) транспортный штрек 1 и дорожное полотно 2 расположены параллельно в угольной массе, выруб (т.е. открытый забой) образован от транспортного штрека 1 или дорожного полотна 2 с образованием перемычки для соединения транспортного штрека 1 и дорожного полотна 2;

(2) оборудование для транспортировки угля, включая передний погрузчик 3 с механизмом обратного хода (модель SZZ800/200), переднюю дробилку 4 (модель РСМ400) и ленточный конвейер 5 размещают на транспортном штреке 1;

(3) оборудование для транспортировки пустой породы, включая погрузчик 6 пустой породы с механизмом обратного хода (модель SZZ800/200), загружающий подающий скребок 7 и заднюю дробилку 8 пустой породы размещают на дорожном полотне 2;

(4) оборудование для разработки угля, пустой породы и для закладки выработанного пространства, включая угольный комбайн 9 (модель SL900), передний скребковый конвейер 10 (модель SG21000/2*1000), гидравлические крепи 11 (модель ZC22000/24/50D) и задний засыпающий скребковый конвейер 12 (модель SGDC800/1050) размещают в открытом забое;

(5) После установки оборудования угольный пласт в открытом забое разрабатывается по слоям; а именно производят запуск угольного комбайна 9 (SL900), верхний угольный пласт 16 пласта 2-2 разрабатывают путем выреза из пласта трехгранной призмы с помощью наклонного реза в двух направлениях при помощи угольного комбайна 9 (SL900), уголь транспортируют вниз через передний скребковый конвейер 10 (SG21000/2*1000) в транспортный штрек 1 и далее производят транспортировку угля из очистного забоя с помощью ленточного конвейера 5 в транспортном штреке 1;

(6) производят остановку угольного комбайна после достижения раздела уголь-скальная порода, очищают пространство вдоль пути 13 машины от плавающего угля, производят передвижение гидравлических крепей 11 (ZC22000/24/50D) на расстояние 5-8 м позади угольного комбайна для следования за комбайном;

(7) регулируют высоту барабана угольного комбайна 9, разработку пласта пустой породы 17 осуществляют с помощью угольного комбайна 9 (SL900), производят запуск обратного хода переднего скребкового конвейера 10 (SG21000/2*1000) и пустую породу транспортируют вверх через передний скребковый конвейер 10 (SG21000/2*1000) к дорожному полотну 2;

(8) после удаления пустой породы из открытого забоя производят перемещение пустой породы от погрузчика пустой породы 6 с механизмом обратного хода (SZZ800/200) к загружающему подающему скребку 7 в конце очистного забоя, пустую породу дробят с помощью задней дробилки 8 пустой породы, транспортируют к заднему засыпающему скребковому конвейеру 12 (SGDC800/1050), а затем засыпают из разгрузочного отверстия 15 заднего засыпающего скребкового конвейера 12 (SGDC800/1050) в выработанное пространство 14;

(9) производят остановку угольного комбайна до достижения раздела скальная порода-уголь, пустую породу транспортируют из забоя на передний скребковый конвейер 10 (SG21000/2*1000) и ведут очистку пространства вдоль пути 13 машины от завалов пустой породы;

(10) разрабатывают нижний угольный пласт 18 пласта 2-2 с помощью угольного комбайна SL900, также производят периодическое передвижение переднего скребкового конвейера 10 на расстояние 5-8 м позади угольного комбайна SL900 для следования за комбайном и завершают один этап работы по добыче угля и засыпке пустой породы;

(11) шаги 5-10 повторяют для осуществления добычи угля и засыпки пустой породы на следующем этапе до завершения работ по добыче угля и засыпке пустой породы в очередном очистном забое.

Изобретение относится к области горного дела. Способ раздельной разработки и транспортировки мощных угольных пластов с пустой породой и засыпки выработанного пространства пустой породой включает прокладку транспортного штрека (1) и дорожного полотна (2), расположенных параллельно в шахте. Соединение транспортного штрека и дорожного полотна с образованием открытого забоя. Использование полностью механизированной технологии угледобычи с твердой закладкой для добычи угля и засыпки выработанного пространства в ходе угледобычи. Последовательную разработку угольного пласта и пустой породы слоями в направлении сверху вниз. Транспортировку угля вниз к транспортному штреку через передний скребковый конвейер (10) и транспортировку угля из очистного забоя с помощью ленточного конвейера (5) в транспортный штрек. Во время добычи пустой породы использование обратного хода переднего скребкового конвейера для транспортировки пустой породы к дорожному полотну, транспортировки пустой породы к выработанному пространству (14) с помощью обратного хода погрузчика пустой породы (6) и подающего скребка (7) на дорожном полотне и засыпку пустой породы в выработанное пространство (14) с помощью скребкового конвейера (12). Способ улучшает качество и степень извлечения угля. 7 ил.

Способ добычи угля для раздельной разработки и транспортировки мощных угольных пластов с пустой породой и засыпки выработанного пространства пустой породой в соответствии с настоящим изобретением включает:

прокладку транспортного штрека (1) и дорожного полотна (2), расположенных параллельно, и образование выруба от транспортного штрека (1) или дорожного полотна (2) для соединения транспортного штрека (1) с дорожным полотном (2) и формирование таким образом открытого забоя;

расположение оборудования для транспортировки угля, включающего: передний погрузчик (3) с реверсивным механизмом, переднюю дробилку (4) и ленточный конвейер (5), в транспортном штреке (1);

размещение оборудования для транспортировки пустой породы, включающего: погрузчик (6) пустой породы с реверсивным механизмом, загружающий подающий скребок (7) и заднюю дробилку (8) пустой породы, на дорожном полотне (2);

размещение оборудования для разработки угля, пустой породы и для засыпки выработанного пространства, включающего угольный комбайн (9), передний скребковый конвейер (10), гидравлические крепи (11) и задний засыпающий скребковый конвейер (12), в открытом забое;

а. запуск угольного комбайна (9) и разрез верхнего угольного пласта (16) путем выреза из него трехгранной призмы с помощью наклонного реза в двух направлениях,

транспортировку угля вниз к транспортному штреку через передний скребковый конвейер (10) и далее

транспортировку угля из очистного забоя с помощью ленточного конвейера (5) в транспортном штреке (1);

b. остановку угольного комбайна после достижения раздела уголь-скальная порода,

очистку пространства вдоль пути (13) машины от плавающего угля и

передвижение гидравлических крепей (11) на расстояние 5-8 м позади угольного комбайна для следования за комбайном;

c. регулировку высоты барабана угольного комбайна (9),

добычу пустой породы (17),

запуск обратного хода переднего скребкового конвейера (10) и

транспортировку пустой породы вверх через передний скребковый конвейер (10) к дорожному полотну (2);

d. после перемещения пустой породы из очистного забоя перемещение пустой породы от погрузчика (6) с механизмом обратного хода к загружающему подающему скребку (7) в конце очистного забоя,

дробление пустой породы с помощью задней дробилки (8) пустой породы,

транспортировку дробленой пустой породы к заднему засыпающему скребковому конвейеру (12), а затем

засыпку дробленой пустой породы из разгрузочного отверстия (15) заднего засыпающего скребкового конвейера (12) в выработанное пространство (14);

e. остановку угольного комбайна до достижения раздела скальная порода-уголь,

транспортировку пустой породы из забоя на передний скребковый конвейер (10) и

очистку пространства вдоль пути (13) машины от завалов пустой породы;

f. разработку нижнего угольного пласта (18) с помощью угольного комбайна,

осуществляемое время от времени передвижение переднего скребкового конвейера (10) на расстояние 5-8 м позади угольного комбайна для следования за комбайном и

завершение одного этапа работы по добыче угля и засыпке пустой породы;

g. повтор шагов а-f для осуществления добычи угля и засыпки пустой породы на следующем этапе до завершения работ по добыче угля и засыпке пустой породы в очередном очистном забое.