СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНОГО ПОЛОГОГО ПЛАСТА С ВЫПУСКОМ УГЛЯ ПОДКРОВЕЛЬНОЙ ТОЛЩИ Российский патент 2019 года по МПК E21C41/18 E21D9/10 E21D23/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к механизированной выемке угля из пологих пластов, и может быть использовано при разработке краевых остатков пласта, мощность которого больше максимальной высоты секций механизированной крепи.

Известен способ разработки мощного пологого пласта с выпуском угля подкровельной толщи, включающий выемку угля в подсечном слое (слое у почвы пласта), поддержание рабочего пространства подсечного слоя секциями механизированной крепи поддерживающего типа, проведение мероприятий по разупрочнению массива подкровельной толщи и выпуск угля подкровельной толщи на завальный конвейер, установленный в подсечном слое [Калинин, СИ. Отработка мощного угольного пласта механизированным комплексом с выпуском подкровельной пачки: монография / С.И. Калинин [и др.]. - Кемерово, 2011 - 224 с] (аналог). Недостатком способа является то, что при подготовке длинного столба к выемке в выемочном поле остаются краевые зоны, которые не могут быть освоены данным способом в силу тех или иных причин, связанных с горногеологическими условиями залегания (например, неправильная форма участка, невыдержанность почвы и др.). В таких краевых зонах могут теряться значительные запасы угля, что снижает эффективность освоения угольного месторождения.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ разработки мощного пласта комплексом КПВ1, состоящий из двух секций механизированной крепи поддерживающе-оградительного типа, в ограждении каждой из которых выполнено выпускное окно, и перегружателя, расположенного между секциями крепи. Проводят горизонтальную выработку до границы выемочного участка, где монтируют указанный комплекс. При движении комплекса обратным ходом разупрочненную вышележащую толщу выпускают посредством выпускных окон через секции крепи на перегружатель [Клишин, В.И. Расчет газовыделения в очистной забой в системах разработки подэтажными штреками «крепь-штрек» / В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук - Кемерово - Вестник КузГТУ - 2012 - №6 - с. 54-59] (прототип). Хотя этот комплекс оборудования предназначен для разработки крутых и крутонаклонных пластов подэтажными штреками, им можно отрабатывать краевые зоны выемочных полей мощных пологих пластов, в частности, после отработки основной части поля по системе разработки «Длинные столбы по простиранию».

Недостатками способа являются:

- проведение выработки осуществляют проходческим оборудованием; пока это оборудование не выведено из выработки нет возможности монтировать очистной комплекс;

- во время ведения работ по выпуску угля из вышележащей толщи возможно появление крупногабаритных кусков, перекрывающих выпускное окно секции крепи;

- большие эксплуатационные потери угля, связанные с тем, что уголь, лежащий на почве выработки высотой до нижнего края выпускного окна, не может быть погружен в транспортное средство и теряется.

Эти недостатки снижают эффективность разработки мощных пологих угольных пластов.

Цель изобретения - повышение эффективности разработки мощного пологого угольного пласта за счет наиболее полного извлечения запасов из краевых зон выемочного поля путем использования трансформируемых средств механизации ведения очистных работ.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки мощного пологого пласта с выпуском угля подкровельной толщи, включающем механизированное проведение тупиковой выработки у почвы пласта до границы выемочного поля при движении средств механизации прямым ходом, поддержание рабочего призабойного пространства секциями механизированной крепи, разупрочнение угольного массива подкровельной толщи, выпуск его части в тупиковую выработку и погрузку в транспортное средство при движении средств механизации обратным ходом, в соответствии с техническим решением, перед началом работ по выпуску угля подкровельной толщи создают приемно-погрузочную зону трансформированием призабойного ряда секций механизированной крепи, объем приемно-погрузочной зоны принимают в зависимости от мощности подкровельной толщи, поток выпускаемого угля подкровельной толщи направляют в приемно-погрузочную зону наклоном перекрытия забойного ряда секций крепи, разупрочнение угольного массива подкровельной толщи осуществляют по мере подвигания приемно-погрузочной зоны, а дробление крупногабаритных кусков угля осуществляют режущим органом средства механизации проведения выработки.

Сущность изобретения поясняется схемами. На фиг. 1 показана расстановка оборудования при проведении тупиковой выработки; на фиг. 2 - то же (вид в плане); на фиг. 3 - создание приемно-погрузочной зоны; на фиг. 4 - то же (вид в плане); на фиг. 5 - начальный этап работ по выпуску угля подкровельной толщи; на фиг. 6 - управление потоком выпускаемого угля подкровельной толщи наклоном перекрытий забойного ряда секций крепи; на фиг. 7 - компоновка выемочной машины; на фиг. 8 - компоновка погрузочной машины (вид сбоку); на фиг. 9 - то же (вид в плане); на фиг. 10 - компоновка секции крепи головной группы (вид сбоку); на фиг. 11 - компоновка секции крепи хвостовой группы (вид сбоку); на фиг. 12 - перенос ограждения приемно-погрузочной зоны над породным вывалом.

В монтажной камере, которую сооружают в начале проводимой выработки, монтируют оборудование, включающее выемочную машину 1, погрузочную машину 2, секции крепи 3, образующие головную группу, секции крепи 4, образующие хвостовую группу.

Выемочная машина 1 содержит стреловидный телескопический режущий орган 5, поворотный корпус 6, подвижную каретку 7 и гидравлические домкраты 8 качания режущего органа 5.

Погрузочная машина 2 содержит стол 9 с нагребающими лапами 10, наклонную раму 11, скребковый перегружатель 12.

Головная группа 3 содержит две механизированные секции поддерживающей крепи, каждая из которых содержит основание 13, гидравлические домкраты передвижки 14, установленные во внутренней полости основания с забойной стороны, и 15, установленные во внутренней полости основания с противоположной стороны; перекрытие, в свою очередь, состоящее из базового перекрытия 16, поворотного перекрытия 17 и козырька 18. При этом козырек 18 шарнирно связан посредством оси 19 с поворотным перекрытием 17. Базовое перекрытие 16 связано с основанием 13 посредством гидравлических стоек 20, нормально ориентированных к основанию и жестко закрепленных на нем. Поворотное перекрытие 17 шарнирно связано с базовым перекрытием 16 посредством оси 21, ас основанием 13 - посредством гидравлических стоек 22, которые, в свою очередь, шарнирно установлены на основании 13.

Во внутреннем пространстве базового перекрытия 16 размещен выдвижной козырек 23, управляемый посредством гидравлического домкрата 24; во внутреннем пространстве поворотного перекрытия 17 размещен выдвижной козырек 25, управляемый гидравлическим домкратом 26.

Забойный край козырька 18 поддерживает гидравлическая укосина 27, установленная на основании 13 слева в забойном ряду (для правой секции крепи - справа) посредством поворотного гидродвигателя 28. В своей нижней части укосина 27 оснащена проушиной 29.

Хвостовая группа 4 содержит две секции крепи поддерживающего типа, каждая из которых включает основание 30, перекрытие 31 и четыре гидравлические стойки 32, нормально ориентированные к основанию 30. Во внутреннем пространстве перекрытия 31 размещен выдвижной козырек 33, управляемый гидродомкратом 34.

По оси будущей выработки монтируют погрузочную машину 2, ориентируя ее столом 9 с нагребающими лапами 10 в сторону проведения выемочной камеры 35; на ее наклонной раме 11 устанавливают выемочную машину 1, ориентируя ее режущим органом в сторону забоя выемочной камеры 35; справа и слева от погрузочной машины монтируют секции головной группы 3, ориентируя их козырьками 18 в сторону забоя выемочной камеры 35; каждую секцию крепи головной группы 3 гидравлическими домкратами 14 связывают с погрузочной машиной 2; следом за головной группой секций 3 устанавливают секции крепи хвостовой группы 4, соединяя их основания 30 с основаниями 13 крепи головной группы 3 гидравлическими домкратами 15.

Секции крепи головной 3 и хвостовой 4 групп распирают в монтажной камере между почвой кровлей. При этом за счет большей ширины перекрытий по сравнению с шириной оснований, кровля монтажной камеры перерывается почти полностью.

При проведении выемочной камеры 35 выемочную машину 1 передвигают по наклонной раме 11 погрузочной машины 3 в сторону забоя выработки. Режущим органом 5 осуществляет отбойку угля от массива и оформление контура проводимой выработки, в том числе - формирование кровли в виде плоскости параллельной почве выработки или пласта.

Отбитый машиной 1 уголь поступает на стол 9 и нагребающими лапами 10 направляется в скребковый перегружатель 12. Для наиболее полного заполнения стола 9 отбитым углем гидравлическими домкратами 14 погрузочную машину 2 передвигают в сторону забоя выработки. Далее скребковый перегружатель 12 грузит уголь в транспортное средство, в качестве которого может быть использован самоходный вагон, скребковый или ленточный конвейеры (не показан).

После подвигания погрузочной машины на величину хода штока домкрата передвижки 14, с секций крепи головной группы 3 снимают распор и передвигают их на шаг передвижки гидравлическими домкратами 15, сокращая при этом длину гидравлических домкратов 14. По окончании передвижки головной группы секций 3, последние распирают между почвой и кровлей выработки и сокращением гидравлических домкратов 15 осуществляют передвижку хвостовой группы секций крепи 4.

После передвижки хвостовой группы секций крепи 4 осуществляют крепление выемочной камеры 35 возведением крепи 36 с затяжкой бортов выработки или без нее в зависимости от их устойчивости. И так далее.

По достижении выемочной камерой 35 границы выемочного поля проведение выработки прекращают, выемочную машину 1, установленную на погрузочной машине 2 передвигают в сторону от забоя по раме 11 погрузочной машины, ориентируя ее режущий орган 5 по оси выработки 35 в пространстве над перегружателем 12, и приступают к созданию приемно-погрузочной зоны 37. Для этого удаляют ось 19, соединяющую козырек 18 с поворотным перекрытием 17. Затем включают поворотные гидродвигатели 28 правой и левой секций крепи головной группы 3 на опускание укосин 27. Вместе с укосинами 27 до почвы выемочной камеры 35 опускаются козырьки 18 правой и левой секций крепи головной группы. При этом, используя простые приспособления, например трос и лебедку, обеспечивают плавное опускание и примерно одновременное достижение козырьками 18 почвы выработки по нормали к ней. Далее из поворотного перекрытия 17 гидродомкратом выдвигают козырек 25, защищая тем самым призабойное пространство от возможных вывалов угля из кровли выработки. Козырьки 18 правой и левой секций крепи связывают накладкой 38. Затем в зависимости от мощности массива подкровельной толщи удлиняют или укорачивают длину укосин 27, обеспечивая требуемую приемную способность зоны 37 (объем); распоркой 39, используя проушины 29, фиксируют установленную длину укосины 27.

В массив подкровельной толщи над приемно-погрузочной зоной 37 пробуривают веером несколько скважин 40, посредством которых провоцируют обрушение угля (например, используя заряды ВВ, гидроразрыв, НРС и др.). Следом, в пространстве между головной 3 и хвостовой 4 группами секций также в массив подкровельной толщи бурят ряд скважин 41 до кровли пласта, наклоняя их в сторону от забоя выработки 35.

Обрушенный уголь части массива подкровельной толщи поступает самотеком в приемно-погрузочную зону 37, в которой его нагребающими лапами 10 погрузочной машины 2 направляют в перегружатель 12, посредством которого он грузится в транспортное средство. При блочном обрушении угля возможно появление крупногабаритных кусков угля, которые непосредственно на перегружателе разрушают режущим органом 5 выемочной машины 1 до требуемой крупности.

По окончании погрузки первой порции обрушившегося угля передвигают на шаг передвижки секций крепи все оборудование в сторону от забоя, обуривают массив подкровельной толщи как со стороны забоя (скважины 40), так и в пространстве между головной и хвостовой группами секций крепи (скважины 41). При необходимости - опять применяют средства, провоцирующие обрушение угля над приемно-погрузочной зоной, используя скважины 40. И так до тех пор, когда после передвижки оборудования не потребуется применения специальных средств, провоцирующих обрушение порции угля.

Начиная с этого момента, прекращают бурение скважин 40, поворотные перекрытия 17 секций крепи головной группы 3, наклоняют в сторону забоя. При этом самообрушившаяся часть массива подкровельной толщи самотеком поступает на наклонное перекрытие, по которому далее следует в приемно-погрузочную зону 37.

При возникновении нештатной ситуации, например, заполнении приемно-погрузочной зоны 37 породами кровли ограждение приемно-погрузочной зоны (козырьки 18 правой и левой секций головной группы 3) поднимают посредством укосин 27 поворотными гидродвигателями 28 над вывалами породы и за счет передвижки головной группы секций переносят ограждение над породным вывалом.

Таким образом: проведение выемочной камеры и ведение очистных работ осуществляют одним и тем же оборудованием, что снижает затраты времени и труда на монтаж-демонтаж проходческого оборудования; создание путем трансформации части секций крепи приемно-погрузочной зоны шириной во всю ширину выемочной камеры, в донной части которой расположен погрузочный стол с нагребающими лапами, и выпуск угля подкровельной толщи именно в эту приемно-погрузочную зону снижает эксплуатационные потери угля; крупногабаритные куски угля, поступившие из подкровельной толщи, могут быть раздроблены до требуемой крупности режущим органом выемочной машины непосредственно в приемно-погрузочной зоне. Все перечисленное свидетельствует о повышении эффективности разработки мощного пологого пласта, т.е. о достижении цели изобретения.

Способ разработки мощного пологого пласта с выпуском угля подкровельной толщи включает механизированное проведение тупиковой выработки у почвы пласта до границы выемочного поля при движении средств механизации прямым ходом, поддержание рабочего призабойного пространства секциями механизированной крепи, разупрочнение угольного массива подкровельной толщи, выпуск его части в тупиковую выработку и погрузку в транспортное средство при движении средств механизации обратным ходом. Перед началом работ по выпуску угля подкровельной толщи создают приемно-погрузочную зону трансформированием призабойного ряда секций механизированной крепи. Объем приемно-погрузочной зоны принимают в зависимости от мощности подкровельной толщи. Поток выпускаемого угля подкровельной толщи направляют в приемно-погрузочную зону наклоном перекрытия забойного ряда секций крепи. Разупрочнение угольного массива подкровельной толщи осуществляют по мере подвигания приемно-погрузочной зоны. При выходе крупногабаритных кусков угля их дробление осуществляют режущим органом средства механизации проведения выработки. Изобретение позволяет повысить эффективность разработки мощного пологого угольного пласта. 12 ил.

Способ разработки мощного пологого пласта с выпуском угля подкровельной толщи, включающий механизированное проведение тупиковой выработки у почвы пласта до границы выемочного поля при движении средств механизации прямым ходом, поддержание рабочего призабойного пространства секциями механизированной крепи, разупрочнение угольного массива подкровельной толщи, выпуск его части в тупиковую выработку и погрузку в транспортное средство при движении средств механизации обратным ходом, отличающийся тем, что перед началом работ по выпуску угля подкровельной толщи создают приемно-погрузочную зону трансформированием призабойного ряда секций механизированной крепи, объем приемно-погрузочной зоны принимают в зависимости от мощности подкровельной толщи, поток выпускаемого угля подкровельной толщи направляют в приемно-погрузочную зону наклоном перекрытия забойного ряда секций крепи, разупрочнение угольного массива подкровельной толщи осуществляют по мере подвигания приемно-погрузочной зоны, а дробление крупногабаритных кусков выпускаемого угля осуществляют режущим органом средства механизации проведения выработки.