СПОСОБ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ ПОЛОГОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА Российский патент 2022 года по МПК E21C41/00 E21D23/00 E21D20/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности, к разработке пологих угольных пластов комплексом глубокой разработки пласта (КГРП) с борта угольного карьера (разреза).

Известен открытый способ разработки угольных пластов, включающий вскрытие пласта удалением пустых пород, залегающих над угольным пластом, планирование рабочей площадки, монтаж добычного оборудования, взрыхление и последующую добычу угля, его погрузку в транспортное средство и вывоз за пределы разреза [Бокий Б.В. Горное дело, Москва, Углетехиздат, 1953, с. 516-522 (аналог)]. При большом количестве достоинств этот способ обладает целым рядом недостатков, а именно: необходимость предварительного осуществления большого объема вскрышных работ для обеспечения доступа к полезному ископаемому; потери полезного ископаемого, сосредоточенного в пластах малой мощности, не разрабатываемых открытым способом; значительная площадь нарушений природной среды, обусловливающая выбытие земель из хозяйственного оборота, вследствие этого - необходимость выполнения соответствующего объема работ по рекультивации нарушенных земель.

В качестве прототипа выбран способ разработки пологого угольного пласта, включающий предварительную подготовку фронта очистных работ планированием рабочей площадки на почве отрабатываемого пласта, монтаж комплекса глубокой разработки пласта (КГРП), выемку угля указанным комплексом с одной стороны от рабочей площадки проведением параллельных выработок прямоугольного сечения, выдачу отбитого угля из выработок и погрузку его на рабочей площадке в транспортное средство или складирование в штабель [Нецветаев А.Г. Технология добычи угля с применением комплекса глубокой разработки пластов/ А.Г. Нецветаев, Л.Н. Репин, А.В. Соколовский // Уголь. - 2004, №11. - С. 41-43,].

Недостатком прототипа является то, что при вывалах пород кровли сразу за режущим органом комплекса продолжение работы становится технически не осуществимым, а извлечение оборудования на рабочую площадку - опасным и требующим больших затрат времени и средств. Этот недостаток не только сокращает область применения КГРП, ограничивая ее пластами с устойчивой кровлей, но и снижает эффективность и безопасность добычи угля с использованием указанного комплекса.

Целью изобретения является повышение эффективности и безопасности ведения очистных работ с борта разреза путем диагностирования состояния кровли выработки по мере ее обнажения и поддержания кровли пласта в зоне возможного вывала пород кровли шагающей крепью, совместно работающей с КГРП.

Поставленная цель достигается тем, что в способе открыто-подземной разработки пологого угольного пласта, включающем предварительную подготовку фронта очистных работ, путем вскрытия пласта и планирования рабочей площадки по линии простирания на уровне почвы разрабатываемого пласта, монтаж на рабочей площадке комплекса оборудования типа КГРП, 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, в соответствии с техническим решением одновременно с проведением каждой выработки вслед за подвиганием забоя перемещают шагающую крепь, оснащенную средствами технического зрения, посредством которых ведут дистанционное наблюдение за состоянием потолочины вблизи забоя выработки, по достижении забоем места, угрожающего вывалом пород кровли, потолочину выработки вблизи режущего органа КГРП поддерживают опорными балками шагающей крепи с установкой решетчатой затяжки, а потолочину за шагающей крепью поддерживают возведением анкерной крепи с той же решетчатой затяжкой.

Сущность изобретения поясняется схемами. На фиг. 1 показана расстановка оборудования на уступе разреза и в проводимой выработке; на фиг. 2 - шагающая крепь в сборе (аксонометрическая проекция); на фиг. 3 - опережающая секция шагающей крепи (аксонометрическая проекция); на фиг. 4 - отстающая секция шагающей крепи (аксонометрическая проекция); на фиг. 5 - начало передвижки отстающей секции: снятие распора и заведение решетчатой затяжки; на фиг. 6 - установка решетчатой затяжки в зоне возможного вывала пород кровли и возведение анкерной крепи.

Способ реализуется следующим образом. На рабочей площадке 1, сооруженной на уровне почвы разрабатываемого пласта монтируют оборудование КГРП, включающее, в частности, режущий орган 2 и шнековый транспортер 3. После зарубки режущего органа 2 в угольный пласт и формирования устья выработки 4 монтируют шагающую крепь 5, располагая ее сразу за режущим органом КГРП.

Шагающая механизированная крепь 5 состоит из двух секций: опережающей 6 и отстающей 7. Секция 6 включает опорные балки 8 и 9, которые закреплены на траверсах 10 и 11 через проставки 12. При этом высота каждой проставки 12 несколько больше высоты опорных балок 8 и 9. Траверса 10 по краям жестко связана с нормально ориентированными к ней распорными гидравлическими стойками 13 и 14. Траверса 11 аналогичным образом связана с распорными гидравлическими стойками 15 и 16.

Секция 7 включает опорные балки 17 и 18, которые также через проставки 12 закреплены на траверсах 19 и 20. К траверсе 19 жестко по нормали к ней присоединены распорные гидравлические стойки 21, 22. К траверсе 20 аналогичным образом присоединены распорные гидравлические стойки 23, 24. На забойном краю каждой из опорных балок 17 и 18 снизу закреплена часть системы технического зрения, например, видеокамера 25, 26, соответственно.

На гидравлических стойках 13, 14 и 15, 16 секции 6 закреплены направляющие 27 и 28, соответственно, образуя с гидравлическими стойками относительно жесткие рамы в плоскости борта выработки. Аналогичным образом гидравлические стойки 21, 22, 23 и 24 секции 7 связаны направляющими 29, 30, соответственно.

На месте монтажа механизированной крепи траверсы 10, 11, 19 и 20 вместе с гидравлическими стойками устанавливают в рассечку, т.е. в пространстве между траверсами 10 и 11 устанавливают траверсу 19, а в пространстве между траверсами 19 и 20 - траверсу 11. Траверсу 11 посредством гидродомкратов передвижки 31 (не менее двух) связывают с траверсой 19. При этом траверсу 19 устанавливают с отставанием от траверсы 10 не менее чем на величину хода домкрата передвижки 31. Затем к гидравлическим стойкам прикрепляют направляющие 27, 28, 29 и 30, ограждая тем самым рабочее пространство от прорыва породы со стороны бортов выработки. Поверх траверс устанавливают опорные балки через проставки 12. Далее опорные балки жестко прикрепляют к траверсам: балки 8, 9 - к траверсам 10 и 11, балки 17, 18 - к траверсам 19, 17. При этом расстояние между соседними опорными балками принимают не менее диаметра прижимной шайбы, используемой при анкерном креплении потолочины выработки

При отсутствии нарушений сплошности пород кровли работы по выемке угля ведут в штатном порядке. Режущим органом 2 отбивают уголь от почвы до кровли пласта на величину зарубки; шнековым транспортером 3 отбитый уголь выдают на рабочую площадку; шагающая крепь 5 стоит в распертом состоянии; посредством средств технического зрения 25, 26 контролируют состояние кровли пласта. Затем став транспортера 3, а вместе с ним и режущий орган 2, подвигают в сторону забоя выработки; шагающую крепь 5 также передвигают к забою. При этом сначала снимают распор с гидравлических стоек отстающей секции 7 и тем самым опускают опорные балки 17 и 18, которые ложатся на траверсы 10 и 11 опережающей секции 6. Затем гидравлическими домкратами передвижки 31 передвигают отстающую секцию 7 к забою на шаг передвижки и распирают ее между кровлей и почвой выработки 4. После этого в том же порядке передвигают опережающую секцию 6. И так далее.

При выявлении нарушений сплошности пород кровли выработки работу режущего органа 2 останавливают. При необходимости - организуют принудительное проветривание выработки. После опускания опорных балок 17 и 18 в образовавшуюся щель между верхней стороной этих балок и нижней стороной балок 8 и 9 опережающей секции 6 заводят решетчатую затяжку 32 во всю ширину выработки (одним или несколькими кусками) и укладывают ее сверху на опорные балки 17 и 18 внахлестку друг с другом. Затем при передвижке отстающей секции 7 решетчатую затяжку 32 заводят в призабойную зону выработки, а при распоре - прижимают ее к кровле выработки опорными балками шагающей крепи, предотвращая тем самым проникновение пород кровли в рабочее пространство выработки. Затем передвигают опережающую секцию 6. По окончании передвижки секций крепи включают режущий орган 2 КГРП, отбивают уголь на шаг передвижки шагающей крепи и снова останавливают; опять возводят решетчатую затяжку во всю ширину выработки и прижимают к кровле опорными балками шагающей крепи. И так далее до тех пор, когда шагающая крепь своим отстающим краем подойдет к ранее возведенной решетчатой затяжке. Начиная с этого момента, начинают возведение анкерной крепи 33, пробуривая ряд скважин 34 по ширине выработки через отверстия в решетчатой затяжке 32 и устанавливая соответствующее количество анкеров, которыми прикрепляют решетчатую затяжку к кровле выработки.

Работа с возведением анкерной крепи с решетчатой затяжкой продолжается до тех пор, пока не минует угроза вывала пород кровли в рабочее пространство проводимой выработки, о чем будет свидетельствовать отсутствие нарушений сплошности кровли на протяжении нескольких циклов работы режущего органа КГРП и шагающей крепи.

Таким образом, диагностирование состояния кровли выработки по мере ее обнажения и поддержание кровли пласта в зоне возможного вывала пород кровли шагающей крепью, совместно работающей с КГРП, обеспечивает на только снижение аварийности забоя, но и повышение безопасности ведения работ и эффективности разработки угольного пласта.

Шагающая крепь может работать как в ручном режиме управления, так и в дистанционном. Возможна также ее работа и в программном режиме управления. Бурение скважин и установка анкерной крепи также могут быть осуществимы в программном режиме работы. В этом случае принудительное проветривание проводимой выработки будет необходимо только при проведении инспекции и текущего обслуживания средств технического зрения.

Изобретение относится к горному делу, в частности, к разработке пологих угольных пластов. Способ открыто-подземной разработки пологого угольного пласта включает предварительную подготовку фронта очистных работ, путем вскрытия пласта и планирования рабочей площадки по линии простирания на уровне почвы разрабатываемого пласта, монтаж на рабочей площадке комплекса глубокой разработки пластов (КГРП), 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, отличающийся тем, что одновременно с проведением каждой выработки вслед за подвиганием забоя перемещают шагающую крепь, оснащенную средствами технического зрения - видеокамерами, при выявлении нарушений сплошности пород кровли опускают опорные балки отстающей секции шагающей крепи, в образовавшуюся щель между верхней стороной этих балок и нижней стороной балок опережающей секции заводят решетчатую затяжку во всю ширину выработки кусками внахлестку друг с другом, при передвижке отстающей секции крепи решетчатую затяжку заводят в призабойное пространство выработки, а при распоре – прижимают ее к кровле выработки опорными балками шагающей крепи, при этом потолочину за шагающей крепью поддерживают возведением анкерной крепи с той же решетчатой затяжкой. Техническим результатом является повышение эффективности и безопасности ведения очистных работ с борта разреза путем диагностирования состояния кровли выработки по мере ее обнажения и поддержания кровли пласта в зоне возможного вывала пород кровли шагающей крепью, совместно работающей с КГРП. 6 ил.

Способ открыто-подземной разработки пологого угольного пласта, включающий предварительную подготовку фронта очистных работ, путем вскрытия пласта и планирования рабочей площадки по линии простирания на уровне почвы разрабатываемого пласта, монтаж на рабочей площадке комплекса глубокой разработки пластов (КГРП), 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, отличающийся тем, что одновременно с проведением каждой выработки вслед за подвиганием забоя перемещают шагающую крепь, оснащенную средствами технического зрения - видеокамерами, при выявлении нарушений сплошности пород кровли опускают опорные балки отстающей секции шагающей крепи, в образовавшуюся щель между верхней стороной этих балок и нижней стороной балок опережающей секции заводят решетчатую затяжку во всю ширину выработки кусками внахлестку друг с другом, при передвижке отстающей секции крепи решетчатую затяжку заводят в призабойное пространство выработки, а при распоре – прижимают ее к кровле выработки опорными балками шагающей крепи, при этом потолочину за шагающей крепью поддерживают возведением анкерной крепи с той же решетчатой затяжкой.