Способ разработки пологих и наклонных мощных угольных пластов при гидродобыче Российский патент 2018 года по МПК E21C41/18 E21C45/00 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, а в частности к угольной, и может быть использовано для разработки пологих и наклонных мощных угольных пластов при гидродобыче.

Известен способ выемки угля гидромониторами при отработке пологих пластов короткими очистными забоями в зоне повышенных деформаций в направлении от выемочного штрека на всю ширину столба заходками в восходящем порядке от почвы к кровле пласта (SU №1153064 А1, кл. E21C 41/04, опубл. 30.04.1983 г.), заключающийся в том, что для уменьшения потерь угля, увеличения производительности гидроотбойки и снижения энергоемкости выемки угля отбойку угля в каждой заходке производят в отжатой зоне пласта.

Недостатком известного способа является то, что область применения данного способа ограничена пластами средней мощности, а также тем, что для скорости подвигания очистного забоя формирование зоны ослабления пласта является сдерживающим фактором, поскольку основной параметр заходки ограничен величиной отжатой зоны и не превышает 1,5 м.

Частая цикличность перестановки гидромонитора на новую заходку увеличивает затраты времени и гидроэнергии.

Известен также способ разработки пологих и наклонных угольных пластов, включающий блоковую подготовку, проведение выемочных выработок и очистную гидромониторную выемку из последних (RU 2057935 С1, кл. E21C 41/18, опубл. 10.04.1996 г.), принятый за прототип, заключающийся в том, что пласт в пределах отрабатываемого столба перед очистной выемкой разупрочняют проведением у почвы маарообразных полостей в направлении от выемочной выработки до обрушенного пространства с временным формированием податливых целиков переменного сечения.

Недостатком известного способа является то, что энергозатраты на формирование маарообразных полостей гидромонитором значительно превышают энергозатраты в сравнении с механогидравлическим способом проведения, а также тем, что формирование маарообразных полостей гидромонитором значительно усложняет сам процесс соблюдения геометрических параметров этих полостей, что в значительной степени влияет на характер разупрочнения угольного массива пласта.

Задачи изобретения:

- изменение способа проведения разгрузочных выработок с целью снижения энергозатрат;

- обеспечение требуемой геометрии разгрузочных выработок по всей их длине с заданными параметрами и формирование податливых угольных целиков расчетной формы;

- реализация порядка выемки разупрочненного угольного пласта веерообразными стружками.

Задачи достигаются тем, что разработка пологих и наклонных мощных угольных пластов включает блоковую подготовку и очистную гидромониторную выемку из последних, согласно изобретению пласт в пределах отрабатываемого столба перед очистной выемкой разупрочняют проведением у почвы по схеме камерной системы разработки разгрузочных выработок в направлении от выемочного штрека до обрушенного пространства с временным формированием у почвы пласта ленточных целиков заданной податливости, ширина которых (b_ц) определяется по эмпирической зависимости,

где x - коэффициент, учитывающий несущую способность целика;

ϕ - коэффициент, учитывающий размеры разгруженных выработок, структуру пласта и вмещающих пород;

b_к - ширина разгрузочной выработки (камеры), м.

; ;

где σ_сж - прочность угля в целике на одноосное сжатие, МПа;

к - коэффициент концентрации напряжений в целике;

γ - плотность пород, т/м³;

Н - глубина залегания пласта, м;

m - мощность разгружаемого слоя пласта, м;

β - коэффициент, учитывающий структуру и прочность контактов угольного пласта и вмещающих пород (β в расчетах принимать равным 1,0÷1,5);

β=1 для сильнотрещиноватых углей;

β=1,5 для слаботрещиноватых углей;

а очистную гидромониторную выемку осуществляют из выемочных выработок веерообразными стружками.

При этом для исключения взаимного влияния очистных и подготовительных работ в выемочном блоке в последнем предусмотрен интервал L, определяемый по формуле:

где b_ц - ширина податливого целика, м;

b_к - ширина разгрузочной выработки (камеры), м.

Способ разработки пологих и наклонных мощных угольных пластов, включающий блоковую подготовку и очистную гидромониторную выемку из последних, поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 приведена схема расположения податливых целиков при блоковой подготовке и очистной гидромониторной выемке; на фиг. 2 показано проведение разгрузочных выработок с формированием податливых угольных целиков заданных параметров и очистная гидромониторная выемка из них после разупрочнения; на фиг. 3 показана гидромониторная выемка угля из разупрочненных целиков веерообразными стружками с разнесением во времени очистных и подготовительных работ.

Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом.

Участок мощного пологого или наклонного угольного пласта, ограниченный по падению вентиляционным 1 и аккумулирующим 2 штреками, по простиранию разделяют на выемочные блоки 3 блоковыми выработками - печами 4, 5. Из последних с уклоном i=0,07 в сторону выработанного пространства 6 проводят выемочные выработки 7. Расстояние между ними, равное 20-25 м, определяют расчетом, сообразуясь с устойчивостью выемочных столбов 8 и величиной дистанционного управления маханогидравлическими комбайнами в забоях 12 и 13. Затем из выемочных выработок 7 этими же комбайнами проводят разгрузочные выработки 9, с определенной для конкретных горно-геологических условий частотой.

Для обеспечения фронта очистных работ формирование податливых целиков 10 осуществляется по схеме камерной системы разработки.

При этом разгрузочными выработками (камерами) 9 являются выработки, проводимые на ширину выемочного столба 8 между выемочными выработками 7, а междукамерными целиками, являющимися податливыми опорами, служат целики угля 10 между проводимыми выработками (камерами) 9.

Выемка угля в камерах 9 осуществляется проходческими комбайнами.

По мере изрезанности выемочного столба 8 камерами 9 и формированием ленточных целиков 10 осуществляется подготовка части пласта 8 к последующей гидромониторной выемке.

Под действием распределенной нагрузки на пласт горного давления угольные целики 10 в начале упруго сжимаются, а затем раздавливаются, заполняя объем вынутых камер.

Дальнейшая отработка разупрочненного пласта производится из выемочных выработок 7 с применением гидромониторной выемки веерообразными стружками S₁-S_n.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, а именно для разработки пологих и наклонных мощных угольных пластов с применением гидромеханизации. Способ разработки пологих и наклонных мощных угольных пластов включает блоковую подготовку и очистную гидромониторную выемку из последних, при этом пласт в пределах отрабатываемого столба перед очистной выемкой разупрочняют проведением у почвы по схеме камерной системы разработки разгрузочных выработок в направлении от выемочного штрека до обрушенного пространства с временным формированием у почвы пласта ленточных целиков заданной податливости, ширина которых определяется по эмпирической зависимости, что обеспечивает разупрочнение массива угольного пласта и позволяет применить гидромониторную выемку в заходке веерообразными стружками. 3 ил.

Способ разработки пологих и наклонных мощных угольных пластов при гидродобыче включает блоковую подготовку и очистную гидромониторную выемку из последних, отличающийся тем, что пласт в пределах отрабатываемого столба перед очистной выемкой разупрочняют проведением у почвы по схеме камерной системы разработки разгрузочных выработок в направлении от выемочного штрека до обрушенного пространства с временным формированием у почвы пласта ленточных целиков заданной податливости, ширина которых (b_ц) определяется по эмпирической зависимости:

где х - коэффициент, учитывающий несущую способность целика;

ϕ - коэффициент, учитывающий размеры разгруженных выработок, структуру пласта и вмещающих пород;

b_к - ширина разгрузочной выработки (камеры), м.

где σ_сж - прочность угля в целике на одноосное сжатие, МПа;

к - коэффициент концентрации напряжений в целике;

γ - плотность пород, т/м³;

Н - глубина залегания пласта, м;

m - мощность разгружаемого слоя пласта, м;

β - коэффициент, учитывающий структуру и прочность контактов угольного пласта и вмещающих пород (β в расчетах принимать равным 1,0÷1,5);

β=1 для сильнотрещиноватых углей;

β=1,5 для слаботрещиноватых углей;

а очистную гидромониторную выемку осуществляют из выемочных выработок веерообразными стружками, при этом для исключения взаимного влияния очистных и подготовительных работ в выемочном блоке в последнем предусмотрен интервал L, определяемый по формуле:

где b_ц - ширина податливого целика, м;

b_к - ширина разгрузочной выработки (камеры), м.